RNKning tuzilishi, asosiy turlari, oqsil sintezidagi roli. Irsiy axborotning uzatilishi DNK-RNK-oqsil

Barcha tirik mavjudotlar o'zlarining barcha biologik funktsiyalari uchun uchta asosiy molekulaga bog'liq. Bu molekulalar DNK, RNK va oqsildir. Ikki DNK zanjiri qarama-qarshi yo'nalishda aylanadi va bir-birining yonida joylashgan (antiparallel). Bu biologik ma'lumotlarni kodlaydigan magistral bo'ylab to'rtta azotli asoslar ketma-ketligi. Genetik kodga ko'ra, RNK zanjirlari oqsillardagi aminokislotalar ketma-ketligini aniqlash uchun o'zgartiriladi. Ushbu RNK zanjirlari dastlab DNK zanjirlari yordamida transkripsiya deb ataladigan jarayonda shablon sifatida yaratilgan.

DNK, RNK va oqsillarsiz Yerda biologik hayot mavjud bo'lmasdi. DNK - bu har bir tirik mavjudotni yig'ish, saqlash va ko'paytirish uchun zarur bo'lgan genetik ko'rsatmalarning (genom) to'liq to'plamini kodlaydigan aqlli molekula. RNK genetikani kodlash, dekodlash, tartibga solish va ifodalashda bir qancha muhim rol o'ynaydi. RNKning asosiy vazifasi hujayra DNKsida kodlangan ko'rsatmalar to'plamiga muvofiq oqsillarni hosil qilishdir.

DNK shakar, azotli asos va fosfat guruhidan iborat. RNK bir xil.

DNKda azotli asos nuklein kislotalardan iborat: sitozin (C), guanin (G), adenin (A) va timin (T). Metafizik jihatdan bu nuklein kislotalarning har biri sayyoramizning elementar moddalari: havo, suv, olov va er bilan bog'langan. Erdagi ushbu to'rtta elementni ifloslantirganimizda, biz DNKmizdagi tegishli nuklein kislotani ifloslantiramiz.

Biroq, RNKda azotli asos nuklein kislotalardan iborat: sitozin (C), guanin (G), adenin (A) va urasil (U). Bundan tashqari, RNK nuklein kislotalarining har biri sayyoramizning elementar moddalari: havo, suv, olov va er bilan bog'liq. DNKda ham, RNKda ham mitoxondrial DNK kosmik efirning beshinchi asosiy elementiga mos keladi, u faqat onadan... Bu allotropiyaga misol bo'lib, bu elementlarning allotroplari deb nomlanuvchi ikki yoki undan ko'p turli shakldagi oz sonli kimyoviy elementlarning belgisidir. Allotroplar - elementning turli xil strukturaviy o'zgarishlari. Bizning DNK to'rtta asosiy sayyora elementining allotropidir.

DNKdagi azotli asoslarning asosiy biologik vazifasi nuklein kislotalarni birlashtirishdir. Adenin doimo timin bilan, guanin esa sitozin bilan birlashadi. Bular juft asoslar sifatida tanilgan. Uratsil faqat RNKda mavjud bo'lib, timin o'rnini bosadi va adenin bilan bog'lanadi.

RNK ham, DNK ham tegishli fermentlar tomonidan DNK va RNK o'rtasida istalgan yo'nalishda aylantirilishi mumkin bo'lgan qo'shimcha til sifatida tayanch-juftlashgan (erkak + ayol) foydalanadi. Bu erkak-ayol tili yoki tayanch-juftlashgan struktura ikki zanjirli DNKda kodlangan barcha genetik ma'lumotlarning zaxira nusxasini beradi.

Teskari juftlashtirilgan tayanch

Barcha DNK va RNK vodorod aloqasini yaratib, juftlashgan jins printsipi asosida ishlaydi. Juftlangan asoslar ketma-ket qo'shilishi kerak, bu DNK va RNKning o'zaro ta'sirini ta'minlashi kerak (bizning 12 ta DNK torlari, Olmos Quyosh tanasining asl dizayni bo'yicha), shuningdek, RNKga DNK juftligini sintez qiladigan va to'g'rilaydigan funktsional bog'lanish hosil qiluvchi oqsillarni ishlab chiqarishga imkon beradi. spiral. Inson DNKsi tayanch-juft mutatsiyalar va virus kabi ishlab chiqilgan organizmlar tomonidan juftlashtirish yoki ketma-ketlikni tahrirlashdagi o'zgarishlar tufayli shikastlangan. Nephilim Reverse Grid (NRG) jinsni ajratish texnologiyasi, barcha erkak va ayol tillari va ularning munosabatlariga ta'sir qiladi. DNK nusxalari asl DNK molekulasining har bir zanjirida erkak-ayol asosli juft nuklein kislota subbirliklarini bog'lash orqali yaratiladi. Bunday aloqa har doim ma'lum kombinatsiyalarda sodir bo'ladi. Asosiy DNK birikmasidagi o'zgarishlar, shuningdek, genetik modifikatsiya va genetik nazoratning ko'p darajalari DNK sintezini bostirishga yordam beradi. Bu oqsillar tomonidan yig'ilgan va qurilgan asl dizayndagi kremniy matritsasidan 12 ta DNK zanjirining faollashuvini ataylab bostirishdir. Ushbu genetik bostirish Atlantis kataklizmidan beri agressiv tarzda davom ettirildi. Bu to'g'ridan-to'g'ri DNK asoslarining to'g'ri kombinatsiyasi orqali erishiladigan ierogamiya birlashmasining bostirilishi bilan bevosita bog'liq bo'lib, ularning yordami bilan olovli DNK harflarini tiklash uchun oqsillarni yaratish va yig'ish mumkin.

Aspartam bilan RNKni tahrirlash

Genetik modifikatsiya va inson tajribasining bir misoli aspartam * dan foydalanishdir. Aspartam kimyoviy yo'l bilan aspartatdan sintezlanadi, bu DNKdagi urasil-timin bog'ining funktsiyasini buzadi, shuningdek, RNK oqsili sintezi va RNK va DNK o'rtasidagi aloqani kamaytiradi. Uratsil va timinni qo'shish yoki olib tashlash orqali RNKni tahrirlash hujayraning mitoxondriyalarini qayta kodladi, bunda mitoxondriyal shikastlanish nevrologik kasalliklarga yordam berdi. Timin DNK yaxlitligining kuchli himoyachisi. Bundan tashqari, urasilning cho'kishi substrat aspartat, karbonat angidrid va ammiak hosil qiladi.

Azot aylanishiga aralashish

Sanoat inqilobi natijasida, salbiy begonalar bilan aloqa qilish orqali harbiy kompleksni joriy etish, o'tgan asrda umumiy azot aylanishi sezilarli darajada o'zgardi. Azot Yerdagi barcha ma'lum hayot uchun zarur bo'lsa-da, qazib olinadigan yoqilg'i urushlari ADV tomonidan ataylab yoqilgan, Yerni ifloslantiradigan va DNKga zarar etkazgan. Azot oqsillarni tashkil etuvchi barcha aminokislotalarning tarkibiy qismi bo'lib, RNK va DNK nuklein kislotalarini tashkil etuvchi asoslarda mavjud. Biroq, qazib olinadigan yoqilg'ilar uchun urushlar olib borish, ichki yonuv dvigatellaridan foydalanishga majburlash, kimyoviy o'g'itlar yaratish va atrof-muhitni transport vositalari va sanoat korxonalaridan ifloslantirish orqali odamlar biologik shakllarda azotning jiddiy toksikligiga hissa qo'shdilar. Azot oksidi, karbonat angidrid, metan, ammiak Yerni, ichimlik suvi va okeanlarni zaharlaydigan issiqxona gazini yaratadi. Bu kontaminatsiya DNKning shikastlanishiga va mutatsiyaga olib keladi.

Og'riq-tanada elementar o'zgarish

Shunday qilib, ko'pchiligimiz qonimizda, tana qismlarida (ayniqsa, qondagi o'zgarishlarga javob beradigan terining yuzasida) elementar o'zgarishlarni va hujayralar va to'qimalarda chuqur o'zgarishlarni boshdan kechirdik. Magnit o'zgarishlar natijasida materiyaning jonlanishi bizning hissiy-elementar tanamiz darajalariga ham kirib, instinktiv tanada (og'riq-tanada) saqlanadigan hujayrali javoblar va xotiraga sezilarli ta'sir ko'rsatadi.

Ushbu yangi tsikl har birimizni instinktiv tanamizga, hissiy-elemental og'riq-tanamizga va u bilan nima sodir bo'lishiga e'tibor berishga majbur qiladi. Quyosh va oy kuchlarining o'zaro bog'liqligi va ularning sayyora jismining kuchlarining qutblariga qo'shma ta'siri magnit maydondagi bu ta'sirga moslashadi.

Afsuski, tabiiy qonunning oliy tamoyillarini noto'g'ri tushunish, qanday usullardan qat'i nazar, vayronagarchilik, bo'linish va zo'ravonlikni qat'iyat bilan qabul qiladiganlar uchun katta tartibsizlik va azob-uqubatlarga olib keladi.

Shunga qaramay, Oy kuchlarining, Oy zanjiri mavjudotlarining, Yiqilgan farishtalarning sayyoramizdan va Quyosh tizimidan ommaviy chiqishi hozirda davom etmoqda. Quyosh tizimidan karantin olib tashlanganidan beri va Osmonga ko'tarilish (yoki qalbi pok)larga mos keladiganlar oydan quyosh ta'siriga o'tib, muqaddas energiya markazlarining chuqur qayta tiklanishini boshdan kechiradilar. Quyosh va oy kuchlarining bu bifurkatsiyasi nafaqat hissiy-elementar tanada, balki sakral markazda va barcha reproduktiv organlarda o'zgarishlarni davom ettiradi. U oy zanjiri ob'ektlari bilan bog'liq yashirin hikoyalar asosida dasturlashtirilgan jinsiy azob-uqubatlar bilan bog'liq ko'plab muammolarga tuzatishlar yoki tushunchalar olib keladi. Onaning magnit buyruqlari va mitoxondriyalari yerdagi bolalari uchun ham Quyosh ayolligini tiklaydi.

DNK sintezi

Bizning hissiy-elementar tanamiz yuqori chastotali faollashuv va sayyora magnit o'zgarishlari orqali uglerodga asoslangan atomlardan yuqori asosli elementlarga o'tishini anglab, biz shaxsiy alkimyoviy jarayonlar bilan bog'liq bo'lgan o'z tanamizning ruhiy rivojlanishidagi nuqtalarni bog'lashimiz mumkin. Sofiya tanasi tiklanganda, bizning ongimiz evolyutsiyasining alkimyoviy o'zgarishi DNK sintezining ilmiy tushunchasi bilan birlashadi. DNK sintezi ruhiy yuksalishda muhim va bevosita rol o'ynaydigan DNK faollashuvi kabi muhimdir. Ona magnit oqimining o'zgarishi orqali mitoxondriyal DNKning rekordini qaytaradi, bu bizning qonimiz, miyamiz va asab tizimimizni haqiqiy asl DNK bilan yuqori darajada ishlashi uchun qayta tiklaydi.

*A Spartame - bu genetik jihatdan ishlab chiqilgan kimyoviy moddadir va bozorda oziq-ovqat qo'shimchasi sifatida ishlatiladi

Tarjimasi: Oreanda Web

Birinchidan, bir nechta umumiy qoidalar.

Tanadagi kimyoviy jarayonlarning butun dasturi DNKda - genetik ma'lumotni molekulyar saqlashda qayd etilgan. Odatda bu ma'lumotlarning oqimi diagramma bilan ifodalanadi: DNK RNK PROTEINI, nukleotidlar ketma-ketligining genetik tilini aminokislotalar ketma-ketligiga aylantirish jarayonini ifodalaydi. DNK sxemasi RNK RNK molekulalarining biosintezini belgilaydi, ularning nukleotidlar ketma-ketligi DNK molekulasining ma'lum bir mintaqasiga (geniga) komplementerdir. Bu jarayon odatda transkripsiya deb ataladi. Shunday qilib, tRNK, rRNK, mRNK sintezlanadi. RNK PROTEK belgisi polipeptid zanjirlarining biosintezini ifodalaydi, ularning aminokislotalar ketma-ketligi tRNK va rRNK ishtirokida mRNK nukleotidlar ketma-ketligi bilan belgilanadi. Bu jarayon translyatsiya deb ataladi. Ikkala jarayon ham katalitik va katalitik bo'lmagan funktsiyalarni bajaradigan ko'plab oqsillar ishtirokida sodir bo'ladi.

RNK biosintezi.

RNKning barcha turlarini (p, t, m) sintez qilish uchun faqat bitta turdagi ferment ishlatiladi: DNK - qaram RNK - polimerazalar, ular qattiq bog'langan sink ionini o'z ichiga oladi. Qaysi turdagi RNK sintezlanishiga qarab, RNK - polimeraza 1 (rRNK sintezini katalizlaydi), RNK - polimeraza 2 (mRNK) va RNK - polimeraza 3 (tRNK) ajratiladi. Yana bir turi mitoxondriyalarda uchraydi - RNK - polimeraza 4. Barcha turdagi RNK - polimerazalarning molekulyar og'irligi 500 000 - 600 000 oralig'ida. Barcha sintez tegishli DNK genlarida mavjud bo'lgan ma'lumotlarga muvofiq davom etadi. Qaysi manbadan RNK fermenti - polimeraza (hayvonlardan, o'simliklardan, bakteriyalardan) ajratilgan bo'lsa, u in vivo jonli faoliyatning quyidagi xususiyatlari bilan tavsiflanadi: 1) di- va monofosfonukleozid bo'lmaganlar emas, balki trifosfonukleozidlar qo'llaniladi. 2) Optimal faollik uchun ko-faktor - magniy ioni kerak. 3) Ferment RNKning komplementar nusxasini sintez qilish uchun shablon sifatida faqat bitta DNK zanjiridan foydalanadi (shuning uchun sintez ham shablon hisoblanadi). Nukleotidlarning ketma-ket biriktirilishi zanjir 5` dan 3` oxirigacha (5` - 3` iolimerlanish) o'sishi uchun sodir bo'ladi:

F - F - F - 5` F - F - F - 5` F - F - F –5`

5) Sintezni boshlash uchun RNKning urug' qismidan foydalanish mumkin:

Nukleozid trifosfat

(RNK) n qoldiqlari (RNK) n + 1 + IF

RNK - polimeraza

Shu bilan birga, polimerizatsiya urug'lantirmasdan davom etishi mumkin (ko'pincha bu sodir bo'ladi), urug'lik qismi o'rniga faqat bitta nukleozid trifosfat yordamida (qoida tariqasida, bu ATP yoki GTP).

6) Ushbu polimerizatsiya jarayonida ferment faqat bitta DNK zanjirini ko'chiradi va shablon bo'ylab 3` - 5` yo'nalishda harakat qiladi. Ko'chirilgan tarmoqni tanlash tasodifiy emas.

7) shablon DNK zanjiri gen boshlanishidan oldin ma'lum pozitsiyalarda joylashgan ferment uchun RNK sintezini boshlash uchun signallarni va gen yoki genlar guruhi tugaganidan keyin joylashgan sintezni tugatish uchun signallarni o'z ichiga oladi.

8) Yuqorida tavsiflangan jarayonlar uchun sintezning boshlanishi va tugashi signallarini tanib olishga yordam beradigan va RNK polimerazasini matritsaga bog'lanishini osonlashtiradigan supero'ralgan DNK talab qilinishi mumkin.

RNK - polimeraza oligomerik ferment bo'lib, 5 ta subbirlikdan iborat: alfa, alfa`, beta, beta`, gamma. Ba'zi bir bo'linmalar ma'lum funktsiyalarga mos keladi: masalan, beta bo'linmasi fosfodiester bog'lanish hosil bo'lishida, gamma bo'linmasi boshlang'ich signalni tan olishda ishtirok etadi.

Promotor deb ataladigan RNK polimerazasining dastlabki bog'lanishi uchun mas'ul bo'lgan DNK mintaqasida 30 - 60 juft azotli asoslar mavjud.

DNK - qaram RNK - polimeraza ta'sirida RNK sintezi 3 bosqichda sodir bo'ladi: boshlash, cho'zilish, tugatish.

1) Boshlanish - RNK - polimeraza tarkibiga kiradigan gamma subunit nafaqat promotor DNK hududlarini "tanib olish" ga hissa qo'shadi, balki TATA - ketma-ketlik mintaqasida bevosita bog'lanadi. TATA hududi tanib olish uchun signal ekanligiga qo'shimcha ravishda, u vodorod aloqalarining eng kam quvvatiga ega bo'lishi mumkin, bu DNK iplarini "burilish" ni osonlashtiradi. Ushbu jarayonni rag'batlantirishda cAMP ham ishtirok etishi haqida dalillar mavjud. RNKning gamma bo'linmasi polimeraza ham DNK qo'sh spiralining ochilishida ishtirok etadi. Bunday holda, DNK zanjirlaridan biri yangi RNK zanjirining sintezi uchun shablon bo'lib xizmat qiladi. Va bu sintez boshlanishi bilanoq, gamma bo'linmasi fermentdan ajralib chiqadi va kelajakda transkripsiyaning yangi tsiklida ishtirok etish uchun boshqa ferment molekulasiga biriktiriladi. DNKning "burilishi" RNK - polimeraza kodlash zanjiri bo'ylab harakat qilganda sodir bo'ladi. Bu RNK zanjiriga kiritilgan nukleotidlar bilan komplementar juftlarning to'g'ri shakllanishi uchun zarur. Ochilmagan DNK bo'limining o'lchami butun jarayon davomida doimiy bo'lib, har bir RNK - polimeraza molekulasi uchun taxminan 17 ta asosiy juftni tashkil qiladi. Bir nechta RNK polimeraza molekulalari bir vaqtning o'zida bir xil kodlash zanjirini o'qiy oladi, lekin jarayon shunday o'rnatiladiki, istalgan vaqtda har bir RNK polimeraza molekulasi turli DNK hududlarini transkripsiya qiladi. Shu bilan birga, tRNKni sintez qiluvchi DNK - qaram RNK - polimeraza 3, ichki promotorni "tan olish" bilan tavsiflanadi.

2) cho'zilish yoki sintezning davom etishi RNK - polimeraza tomonidan amalga oshiriladi, lekin allaqachon tetramer shaklida, chunki gamma subunit allaqachon bo'lingan. Yangi zanjir ribonukleotidlarni erkin 3'- gidroksi guruhiga ketma-ket qo'shish orqali o'sadi. Masalan, sarum albumin mRNK sintez tezligi soniyada 100 nukleotidgacha. DNK polimerazasidan farqli o'laroq (bu haqda quyida gaplashamiz), RNK polimeraza yangi hosil bo'lgan polinukleotid zanjirining to'g'riligini tekshirmaydi. RNK sintezidagi xatolik darajasi 1:1 000 000 ni tashkil qiladi.

3) Terminatsiya - bu erda r (po) oqsil omili ishtirok etadi. U RNK polimerazasining bir qismi emas. U, ehtimol, shablondagi nukleotidlarning terminator ketma-ketligini gamma subunit va promouter o'rtasidagi o'zaro ta'sir mexanizmlaridan biri orqali tan oladi. Terminator shuningdek, taxminan 30 - 60 ta asosiy juftlikni o'z ichiga oladi va bir qator AT - juftliklari bilan tugaydi, garchi ba'zi RNKlar uchun tugatish signallari kodlovchi gendan 1000 - 2000 baza uzoqlikda ekanligi qayd etilgan. Terminator ketma-ketligini tan olishda polimeraza zarralaridan biri ham ishtirok etishi mumkin. Bunday holda, RNK sintezi to'xtaydi va sintez qilingan RNK molekulasi fermentni tark etadi. Shu tarzda sintez qilingan RNK molekulalarining aksariyati biologik faol emas. Aksincha, ular turli reaktsiyalar orqali etuk shakllarga aylanishi kerak bo'lgan prekursorlardir. Bu qayta ishlash deb ataladi. Bu reaksiyalar: (1) uzun zanjirli prekursorlarning parchalanishi (bundan tashqari, bitta transkriptdan 1 dan 3 gacha tRNK hosil bo'lishi mumkin). (2) Nukleotidlarning uchlariga biriktirilishi. (3) Nukleotidlarning o'ziga xos modifikatsiyasi (metillanish, sulfonlanish, deaminatsiya va boshqalar).

MRNKni qayta ishlash yana bir xususiyatga ega. Ma'lum bo'lishicha, ba'zida genlardagi AK ketma-ketligini kodlash ma'lumot kodlanmaydigan ketma-ketliklar bilan to'xtatiladi, ya'ni. "Genlar uzilgan". Ammo transkripsiya qilinganda, butun "yorilgan" gen ko'chiriladi. Bunday holda, endonukleazalarni qayta ishlash jarayonida yoki ular cheklovchi fermentlar deb ataladi, kodlanmaydigan hududlar (intronlar) kesiladi. Hozirgi vaqtda ularning 200 dan ortig'i ajratilgan.Restriksion endonukleazlar qat'iy belgilangan nukleotidlar (masalan, G - A, T - A va boshqalar) orasidagi bog'larni (ferment turiga qarab) ajratadi. Keyin ligazalar kodlash hududlarini (eksonlarni) bog'laydi. Transkriptlari etuk mRNKlarda taqdim etilgan ko'pgina ketma-ketliklar genomda kodlanmaydigan hududlar (intronlar) tomonidan birdan 50 martagacha buziladi. Odatda, intronlar eksonlarga qaraganda ancha uzunroqdir. Intronlarning vazifalari aniq belgilanmagan. Ehtimol, ular genetik qayta tuzilishlarni (rekombinatsiyalarni) optimallashtirish uchun ekzonlarni jismoniy ajratish uchun xizmat qiladi. Shablonsiz RNK sintezi ham mavjud. Bu jarayon polinukleotidfosforilaza fermenti tomonidan katalizlanadi: nucleDF + (nucleMF) n (nucleMF) n + 1 + Fk. Bu ferment shablonni talab qilmaydi va o'ziga xos polinukleotidlar ketma-ketligiga ega polimerni sintez qilmaydi. U RNK zanjiriga faqat urug' sifatida kerak. Bir qator antibiotiklar (30 ga yaqin) RNK sintezi jarayoniga inhibitiv ta'sir ko'rsatadi. Bu erda ikkita mexanizm mavjud: (1) RNK polimeraza bilan bog'lanish, bu fermentning inaktivatsiyasiga olib keladi (masalan, rifamitsin b-birligi bilan bog'lanadi). (2) Antibiotiklar DNK shabloniga bog'lanishi va fermentning shablonga ulanishini yoki RNK polimerazasining DNK bo'ylab harakatlanishini bloklashi mumkin (bu, masalan, aktinomitsin D).

DNK biosintezi.

Xromosomaning DNKsida mavjud bo'lgan genetik ma'lumot aniq replikatsiya yoki rekombinatsiya, transpozitsiya va konversiya orqali uzatilishi mumkin:

1) Ikki gomologik xromosomaning rekombinatsiyasi genetik materialni almashtiradi.

2) Transpozitsiya - genlarni xromosoma bo'ylab yoki xromosomalar orasida ko'chirish qobiliyati. Ehtimol, u hujayralarni farqlashda muhim rol o'ynaydi.

3) Konversiya - xromosomalarning bir xil ketma-ketligi tasodifiy juftlarni hosil qilishi mumkin va mos kelmaydigan bo'limlar olib tashlanadi.

4) Replikatsiya (bu DNK sintezining asosiy turi), ya'ni "o'z turini" ko'paytirish.

Replikatsiyaning asosiy funksional ahamiyati naslni genetik ma'lumot bilan ta'minlashdir. DNK sintezini katalizlovchi asosiy ferment DNK polimerazadir. DNK polimerazasining bir necha turlari ajratilgan: 1) alfa - (yadrodan ajratilgan) xromosoma replikatsiyasi bilan bog'liq bo'lgan asosiy fermentdir. 2) beta - (yadroda ham lokalizatsiya qilingan) - ko'rinishidan, ta'mirlash va rekombinatsiya jarayonlarida ishtirok etadi. 3) gamma - (mitoxondriyalarda lokalizatsiya qilingan) - ehtimol mitoxondriyal DNK replikatsiyasida ishtirok etadi. DNK polimeraza ishlashi uchun quyidagi shartlar zarur: 1) muhitda barcha 4 dezoksiribonukleotid (dATP, dGTP, dCTP va TTF) bo'lishi kerak; 2) optimal faollik uchun kofaktor kerak: marganets ionlari; 3) nusxa ko'chirilayotgan ikki zanjirli DNKning mavjudligi talab qilinadi; 4) nukleotidlar 5` - 3` yo'nalishda biriktiriladi (5` - 3` - polimerlanish); 5) replikatsiya qat'iy belgilangan maydonda boshlanadi va bir vaqtning o'zida har ikki yo'nalishda taxminan bir xil tezlikda ketadi; 6) sintezni boshlash uchun, u alohida nukleotidlardan sintez qilish mumkin bo'lgan RNK sintezidan farqli o'laroq, DNK yoki RNK bo'lagining urug' qismi sifatida ishlatilishi mumkin; 7) replikatsiya uchun o'ta o'ralgan DNK molekulasi talab qilinadi. Ammo, agar, yuqorida aytib o'tganimizdek, transkripsiya uchun (ya'ni RNK sintezi uchun) RNK polimeraza (tanib olish va promotor bilan bog'lanish uchun gamma bo'linmasiga ega) va tugatish signalini tanib olish uchun protein (faktor r) kerak bo'lsa. , DNK replikatsiyasi paytida DNK polimeraza ta'siri bir nechta (taxminan 10) oqsillarni to'ldiradi, ularning ba'zilari fermentlardir. Ushbu qo'shimcha oqsillar quyidagilarga yordam beradi:

1) DNK polimeraza tomonidan replikatsiyaning kelib chiqishini tan olish.

2) Shablonni nusxalash uchun bitta iplarni bo'shatib qo'yadigan DNK dupleksining mahalliy ochilishi.

3) Eritilgan strukturani barqarorlashtirish (to'qimagan).

4) DNK polimeraza ta'sirini boshlash uchun urug' zanjirlarini hosil qilish.

5) Replikatsiya vilkasini shakllantirish va targ'ib qilishda ishtirok etadi.

6) Tugatish saytlarini tan olishga yordam beradi.

7) DNKning supero'rashini rag'batlantiradi.

Biz DNK replikatsiyasi uchun barcha zarur shart-sharoitlarni muhokama qildik. Shunday qilib, yuqorida aytib o'tilganidek, DNK replikatsiyasi qat'iy belgilangan joyda boshlanadi. Ota-ona DNKsini ochish uchun energiya talab qilinadi, bu ATP gidrolizi paytida chiqariladi. Har bir juft AOni ajratish uchun ikkita ATP molekulasi kerak bo'ladi. Yangi DNK sintezi bir vaqtning o'zida ota-ona DNKsining ajralishi bilan bog'liq. To'qimachilik va sintez bir vaqtning o'zida sodir bo'ladigan maydon "replikatsiya vilkasi" deb ataladi:

Ota-ona DNKsi

Yangi sintez qilingan DNK

DNK replikatsiyasi shunday sodir bo'ladiki, ota-onaning 2 zanjirli DNKsining har bir zanjiri yangi qo'shimcha zanjir va ikkita zanjir (asl va yangi sintez qilingan) sintezi uchun shablon bo'lib, DNKning keyingi avlodlarini birlashtiradi. Bu mexanizm yarim konservativ replikatsiya deb ataladi. DNK replikatsiyasi bir vaqtning o'zida 2 ta ipda sodir bo'ladi va yuqorida aytib o'tilganidek, 5` - 3` yo'nalishda davom etadi. Ammo ota-ona DNKsining zanjirlari ko'p yo'nalishli. Biroq, DNK sintezini 3` - 5` yo'nalishda olib boruvchi ferment yo'q. Shuning uchun, ota-onani 5` - 3` yo'nalishi bilan ko'chiradigan bitta zanjir uzluksiz sintezlanadi (u "etakchi" deb ataladi), ikkinchi zanjir ham 5` - 3` yo'nalishda sintezlanadi, lekin fragmentlarda. 150-200 nukleotiddan iborat bo'lib, ular keyinchalik tikilgan ... Ushbu zanjir "ortda qolish" deb ataladi.

Yangi DNK sintezi boshlanishi uchun urug' kerak bo'ladi. Biz allaqachon primer DNK yoki RNK fragmenti bo'lishi mumkinligini aytdik. Agar primer RNK bo'lsa, u juda qisqa zanjir bo'lib, u 10 ga yaqin nukleotidlarni o'z ichiga oladi va primer deb ataladi. U DNK zanjirlaridan biriga komplementar bo'lgan primer, maxsus ferment - primazani sintez qiladi. Primazaning faollashuvi uchun signal 5 ta oqsildan iborat bo'lgan ekishdan oldin oraliq kompleksning hosil bo'lishidir. 3`-end guruhi (primerning terminal ribonukleotidining gidroksil guruhi) va DNK polimeraza tomonidan DNK sintezi uchun primer bo'lib xizmat qiladi. DNK sintezidan so'ng RNK komponenti (primer) DNK polimeraza tomonidan gidrolizlanadi.

DNK polimerazalarining ishi matritsa tomonidan boshqariladi, ya'ni yangi sintez qilingan DNKning nukleotid tarkibi matritsaning tabiatiga bog'liq. O'z navbatida, DNK polimeraza polimerizatsiyani davom ettirishdan oldin har doim primer oxirida qo'shimcha bo'lmagan qoldiqlarni olib tashlaydi. Shunday qilib, DNK replikatsiyasi katta aniqlik bilan davom etadi, chunki tayanch juftligi ikki marta tekshiriladi. DNK polimerazalari yangi sintez qilingan DNK zanjirlarini qurishga qodir, lekin ular 2 ta DNK zanjirining ulanishini katalizlay olmaydi yoki bitta zanjirni yopa olmaydi (aylana DNK hosil bo'lishida). Bu funktsiyalarni DNK ligazasi bajaradi, u 2 ta DNK zanjiri o'rtasida fosfodiester bog'lanishining shakllanishini katalizlaydi. Bu ferment bir DNK zanjirining 3` uchida erkin OH guruhi va boshqa DNK zanjirining 5` uchida fosfat guruhi ishtirokida faoldir. Zanjirlarning o'zaro bog'lanishi ATP energiyasi tufayli sodir bo'ladi. Ko'pgina kimyoviy va fizik vositalar (ionlashtiruvchi nurlanish, ultrabinafsha nurlar, turli xil kimyoviy moddalar) DNKga zarar etkazganligi sababli (AO o'zgaradi yoki yo'qoladi, fosfodiester bog'lari buziladi va hokazo), barcha hujayralar bu zararlarni tuzatish mexanizmlariga ega. DNK restriktaza bu lezyonlarni topadi va shikastlangan joyni kesadi, DNK polimeraza zararlangan hududlarni 5 '- 3' yo'nalishda ta'mirlash (tiklash) sintezini amalga oshiradi. Qayta tiklangan joy DNK ligaza bilan zanjirning qolgan qismiga bog'lanadi. O'zgartirilgan yoki shikastlangan joylarni tuzatishning bu usuli ta'mirlash deb ataladi. DNK replikatsiyasining inhibitorlari ro'yxati xilma-xil va uzoqdir. Ba'zilar DNK polimeraza bilan bog'lanib, uni inaktiv qiladi, boshqalari ma'lum bir yordamchi blokni bog'laydi va inaktiv qiladi, boshqalari DNK shabloniga kiritiladi, uning nusxa ko'chirish qobiliyatini buzadi, to'rtinchisi raqobatbardosh ingibitorlar sifatida normal nukleotid trifosfatlarning analogi hisoblanadi. Ayrim antibiotiklar, mutagenlar, kimyoviy zaharlar, virusga qarshi vositalar va boshqalar ana shunday ingibitorlardir.

Protein biosintezi (gen tarjimasi).

Polipeptid zanjirini uning tarkibiy qismi bo'lgan AA dan yig'ish hayratlanarli va juda murakkab jarayon bo'lib, uni 4 bosqichda sodir bo'lishini tasavvur qilish mumkin, xususan:

1) AK ni faollashtirish va tanlash (ATPga bog'liq bosqich);

2) polipeptid zanjiri sintezining boshlanishi (GTPga bog'liq bosqich);

3) polipeptid zanjirining cho'zilishi (GTPga bog'liq bosqich);

4) polipeptid zanjiri sintezining tugashi.

(1) - AK faollashtirish va tanlash. Barcha turdagi hujayralarda translyatsiyaning birinchi bosqichi har bir AA ning ATPga bog'liq bo'lgan kompleksga aylanishidir: aminoatsil-tRNK. Bu ikkita maqsadga erishadi:

1) peptid bog'lanish hosil bo'lishi nuqtai nazaridan AA ning reaktivligi ortadi.

2) AK o'ziga xos tRNK bilan birlashadi (ya'ni tanlash sodir bo'ladi). Reaksiya 2 bosqichda boradi + Mg ++

1) AK + ATP aminoatsil - AMP + PF

aminoatsil tRNK sintetaza

2) aminoatsil-AMP + tRNK aminoatsil-tRNK

aminoatsil tRNK sintetaza

Aminoatsil tRNK sintetaza terminal adenozinning 3` gidroksil guruhiga aminoatsil (aminokislota qoldig'i) qo'shilishini katalizlaydi. tRNK tuzilishini eslaylik:

Bu elka zarur, bu elka aminoatsilni bog'lashda ishtirok etadi

Protein sintezi joyida ribosoma bilan tRNK tRNKni tanib olish.

Aminoatsil-tRNK-

Petidaza

antikodon

Katalitik faollikka qo'shimcha ravishda, aminoatsil-tRNK sintetaza juda yuqori o'ziga xoslikka ega bo'lib, aminokislotalarni ham, tegishli tRNKlarni ham "tan oladi". Taxminlarga ko'ra, hujayralar har bir AA uchun bittadan 20 ta sintetazadan iborat bo'lib, tRNKlar esa ancha ko'p (kamida 31-32), chunki ko'plab AAlar ikki yoki hatto uchta turli tRNK molekulalari bilan birlashishi mumkin.

(2) Boshlanish oqsil sintezidagi ikkinchi bosqichdir.

Tarjimani boshlash uchun tarjima qilinmagan mRNK ketma-ketligidan so'ng darhol joylashgan birinchi kodonni aniq tanib olish kerak. Boshlovchi kodon AUG, inisiator esa metionin-tRNK

MRNA efirga uzatilmaydi translyatsiyasi efirga uzatilmaydi

ketma-ketlik ketma-ketligi

1-kodon.

Tanib olish tRNK antikodon yordamida amalga oshiriladi. O'qish 5 '- 3' yo'nalishida amalga oshiriladi. Bu tanib olish dissotsilangan ribosomalar bilan tartiblangan, energiya sarflaydigan (GTP) o'zaro ta'sirni talab qiladi. Bu jarayon boshlanish faktorlari (PI) deb ataladigan qo'shimcha oqsillar ishtirokida sodir bo'ladi, ulardan 8 tasi bor.Bu jarayonda 40S va 60S ribosoma subbirliklari ishtirok etadi. Keling, boshlash mexanizmini batafsil ko'rib chiqaylik.

1) 40S - rRNK bo'linmasi birinchi kodondan oldingi mRNK mintaqasi bilan bog'lanadi. Bunda FI-3 ishtirok etadi.

2) Birinchi kodonni tarjima qilishda ishtirok etadigan birinchi aminoatsil-tRNK GMF va PI-2 bilan o'zaro ta'sir qiladi. Bu hosil bo'lgan kompleks PI-1 ishtirokida tRNKni shablonning birinchi kodoniga bog'laydi va ribosomaning 40S subbirligi bilan inisiator kompleksini hosil qiladi.

3) Barcha boshlash omillari (PI-1,2,3) chiqarilgandan so'ng, 60S ribosoma bo'linmasi GTP ga biriktiriladi va GTP gidrolizlanadi. Bu to'liq 80S ribosoma zarrasining shakllanishini yakunlaydi. shunday qilib, to'liq inisiator kompleks hosil bo'ladi: ribosoma - mRNK - tRNK.

To'liq yig'ilgan ribosoma tRNK molekulalari bilan o'zaro ta'sir qilish uchun 2 ta funktsional maydonni o'z ichiga oladi. Peptidil mintaqasi (P-mintaqasi) - oxirgi tarjima qilingan mRNK kodon bilan kompleksda peptidil-tRNKning bir qismi sifatida o'sib borayotgan polipeptid zanjirini o'z ichiga oladi. Aminoatsil joyi (A-sayt) tegishli kodon bilan bog'langan aminoatsil-tRNKni o'z ichiga oladi, aminoatsil-tRNK hosil qiluvchi P-saytga kiradi va keyingi aminoatsil-tRNK uchun A-saytni bo'sh qoldiradi.

Biz butun jarayonni sxematik tarzda quyidagicha tasvirlashimiz mumkin:

1) PI-3 ishtirokidagi ribosomaning 40S-kichik birligi mRNKning translyatsion bo'lmagan ketma-ketligiga birinchi kodondan oldin darhol biriktirilgan.

2) aminoatsil-tRNK, GTP va PI-2 bilan birlashadi va PI-1 ishtirokida birinchi kodon bilan bog'lanadi, shu bilan birga 40S-subbirlik bilan inisiator kompleksini hosil qiladi.

3) FI-1,2,3 chiqariladi.

4) 60S subunit GTP bilan o'zaro ta'sir qiladi va keyin inisiator kompleksiga qo'shiladi. To'liq 80S ribosoma P-mintaqasi va A-mintaqasi bilan hosil bo'ladi.

5) birinchi kodon bilan inisiator kompleks hosil bo'lgandan so'ng, aminoatsil-tRNK hosil qiluvchi P-mintaqasiga kirib, A-mintaqani bo'sh qoldiradi.

(3) cho'zilish - sintezning davom etishi. Ushbu bosqichda peptid zanjiri uzaytiriladi. Boshlanish bosqichida to'liq shakllangan 80S ribosomada A sayti bepul. Aslida, cho'zilish jarayonida 3 bosqichli tsikl doimiy ravishda takrorlanadi:

1) Keyingi aminoatsil-tRNKning to'g'ri joylashishi.

2) peptid bog'lanish hosil bo'lishi.

3) yangi hosil bo'lgan peptidil-tRNKning A-joydan P-saytga harakatlanishi.

(1) - tegishli (keyingi) aminoatsil-tRNKning A-saytga biriktirilishi kodonning aniq tan olinishini talab qiladi. Bu tRNK antikodon yordamida amalga oshiriladi. Aminoatsil-tRNKning ribosomaga biriktirilishi aminoatsil-tRNK, GTP va oqsil cho'zilish omillaridan (PE) iborat kompleks hosil bo'lishi tufayli sodir bo'ladi, ularning bir nechtasi ham mavjud. Bunda FE-HDF kompleksi va fosfat ajralib chiqadi. Bu kompleks (FE - HDF) keyin (GTP va boshqa protein omillari ishtirokida) yana FE - GTP ga aylanadi.

(2) - A saytidagi yangi aminoatsil-tRNKning alfa-amino guruhi P-saytni egallagan peptidilning esterlangan karboksil guruhi - tRNKga nukleofil hujumni amalga oshiradi. Bu reaksiya 60S ribosoma subunitiga kiruvchi oqsil komponenti peptidil transferaza tomonidan katalizlanadi. AA a aminoatsil-tRNK allaqachon faollashganligi sababli, bu reaktsiya (peptid bog'ining hosil bo'lish reaktsiyasi) qo'shimcha energiya talab qilmaydi. Reaktsiya natijasida o'sib borayotgan polipeptid zanjiri A-saytda joylashgan tRNKga biriktiriladi.

(3) - peptidil qoldig'i tRNK dan P-hududlarga chiqarilgandan so'ng, erkin RNK molekulasi P-hududini tark etadi. FE-2 - GTP kompleksi yangi hosil bo'lgan peptidil-tRNKning A-joydan P-saytga harakatlanishida ishtirok etib, A-saytni yangi cho'zilish sikli uchun bo'shatadi. Deatsillangan tRNKning ajralishi, yangi hosil bo'lgan peptidil-tRNK ning A-joydan P-joyga o'tishi, shuningdek, mRNKning ribosomaga nisbatan harakatlanishi kombinatsiyasi translokatsiya deyiladi. Aminoatsil-tRNK hosil bo'lishi uchun ATP ning AMP ga gidrolizlanishi jarayonida olingan energiya sarflangan va bu 2ATP dan 2 ADP ga gidrolizlanish energiyasiga teng; aminoatsil-tRNKning A-saytga biriktirilishi GTP ning YaIMga gidrolizlanishi jarayonida olingan energiyani talab qildi va yana bir GTP molekulasi translokatsiyaga sarflandi. Hisoblashimiz mumkinki, bitta peptid bog'ining hosil bo'lishi uchun 2 ta ATP molekulasi va 2 ta GTP molekulasi gidrolizlanishi paytida olingan energiya kerak bo'ladi.

Polipeptid zanjirining kengayish tezligi (ya'ni, cho'zilish tezligi) in vivo sekundiga 10 aminokislota qoldig'i sifatida baholanadi. Bu jarayonlar turli antibiotiklar tomonidan inhibe qilinadi. Shunday qilib, puromisin bilan bog'lanib, translokatsiyani bloklaydi

P-sayt. Streptomitsin, ribosoma oqsillari bilan bog'lanib, antikodon tomonidan kodonni tanib olishni buzadi. Xloromitsin A joyiga bog'lanib, cho'zilishni bloklaydi. Sxematik ravishda buni quyidagicha ifodalash mumkin: 1) keyingi aminoatsil-tRNK antikodon yordamida tan olinishi tufayli A-joyida fiksatsiyalanadi. Qo'shish GTP va FE-1 bilan birgalikda amalga oshiriladi. bu holda HDF - FE - 1 va FC chiqariladi, ular yana GTP - FE - 1 ga aylanadi va yangi tsikllarda ishtirok etadi. 2) Peptid biriktirilgan aminoatsil-tRNK va P-joyida joylashgan peptid o'rtasida bog'lanish hosil qiladi. 3) Ushbu peptid bog'lanish hosil bo'lganda, tRNK peptiddan ajralib, P-joydan chiqib ketadi. 4) GTP - FE2 kompleksi yordamida yangi hosil bo'lgan peptidil-tRNK A dan P-joyga o'tadi va GTP - FE2 kompleksi HDF - FE-2 va Fk ga gidrolizlanadi. 5) Ushbu harakat natijasida A-sayt yangi aminoatsil-tRNK biriktirilishi uchun bo'shatiladi.

(4) -Terminatsiya - oqsil sintezining yakuniy bosqichi. Ko'p cho'zilish davrlaridan so'ng, buning natijasida oqsilning polipeptid zanjiri sintezlanadi.

A saytida tugatish yoki bema'ni kodon paydo bo'ladi. Odatda, bema'ni kodonni taniy oladigan tRNKlar mavjud emas. Ular maxsus oqsillar - tugatish omillari (R-omillar) tomonidan tan olinadi. Ular ma'nosiz kodonni aniq taniydilar, A-sayt yaqinidagi ribosoma bilan bog'lanib, keyingi aminoatsil-tRNKning biriktirilishini bloklaydilar. GTP va peptidil transferaza ishtirokidagi R-omillar polipeptid va P-joyni egallagan tRNK molekulasi o'rtasidagi bog'lanishning gidrolizlanishini ta'minlaydi. Gidroliz va polipeptid va tRNK chiqarilgandan so'ng, 80S ribosomasi 40S va 60S subbirliklariga ajraladi, keyinchalik ular yangi mRNKlarni tarjima qilishda qayta ishlatilishi mumkin.

Biz bitta mRNK molekulasiga biriktirilgan bitta ribosomada bitta oqsil zanjirining o'sishini tekshirdik. Aslida, jarayon yanada samarali davom etadi, chunki mRNK odatda bir vaqtning o'zida bitta ribosomada emas, balki ribosoma komplekslarida (polisomalar) tarjima qilinadi va tarjimaning har bir bosqichi (boshlanish, cho'zilish, tugatish) ushbu polisomadagi har bir ribosoma tomonidan amalga oshiriladi, bu ribosoma kompleksida, ya'ni mRNK parchalanishidan oldin polipeptidning bir nechta nusxalarini sintez qilish mumkin bo'ladi.

Polisoma komplekslarining o'lchamlari juda katta farq qiladi va odatda mRNK molekulasining o'lchami bilan belgilanadi. Juda katta mRNK molekulalari 50-100 ribosomali komplekslar hosil qilishga qodir. Ammo ko'pincha kompleksda 3 dan 20 gacha ribosomalar mavjud.

Hayvonlar va inson hujayralarida ko'plab oqsillar mRNK dan prekursor molekulalari shaklida sintezlanadi, keyinchalik ular NK sinteziga o'xshash tarzda faol molekulalarni hosil qilish uchun o'zgartirilishi kerak. Proteinga qarab quyidagi modifikatsiyalardan biri yoki bir nechtasi bo'lishi mumkin.

1) Disulfid bog ning hosil bo lishi.

2) Kofaktorlar va kofermentlarning biriktirilishi.

3) Protez guruhlariga qo'shilish.

4) Qisman proteoliz (proinsulin - insulin).

5) Oligomerlarning hosil bo'lishi.

6) Kimyoviy modifikatsiya (atsillanish, aminlanish, metillanish, fosforlanish, karboksillanish va boshqalar) - oqsil molekulasida AA ning 150 dan ortiq kimyoviy modifikatsiyalari ma'lum.

Bu modifikatsiyalarning barchasi oqsillarning tuzilishi va faoliyatining o'zgarishiga olib keladi.

Genetik kod.

Genetik ma'lumotni DNKga o'tkazish mRNK molekulasi yordamida sodir bo'lishini birinchi marta 1961 yilda F. Yakob va J. Mono taklif qilgan. Keyingi asarlar (M. Nirenberg, H.G. Korana, R. Xolli):

M.Nirenberg - polipeptidlar sintezi va aminoatsil-tRNKning ribosomalar bilan bog'lanishini o'rgangan.

H.G.Korana - poli- va oligonukleotidlarni kimyoviy sintez qilish usulini ishlab chiqdi.

R.V.Holii - antikodonli joy bilan DNK tuzilishini dekodlash.

1) mRNK ishtiroki haqidagi gipotezani tasdiqladi

2) Ular kodning uchlik xususiyatini ko'rsatdilar, unga ko'ra har bir AK mRNKga 3 ta asos tomonidan dasturlashtirilgan, ular kodon deb ataladi.

3) mRNK kodi tRNK antikodon triplet kodon tomonidan komplementar tan olinishi bilan o'qilishi aniqlandi.

4) AK va 64 ta mumkin bo'lgan kodonlarning aksariyati o'rtasida yozishmalar o'rnatildi. Hozirgi vaqtda 61 ta kodon AK ni kodlashi ma'lum va 3 tasi tugatish signallari (bema'nilik kodon).

Genetik kod universaldir, ya'ni barcha organizmlar va barcha turdagi hujayralar uchun barcha kodonlar uchun bir xil qiymatlar qo'llaniladi, deb ishonilgan. Biroq, mitoxondriyal DNKning so'nggi tadqiqotlari shuni ko'rsatdiki, mitoxondriyalarning genetik tizimi boshqa shakllanishlarning (yadro, xloroplastlar) genetik tizimidan sezilarli darajada farq qiladi, ya'ni mitoxondriyalarning ba'zi kodonlari tRNKni boshqa shakllanishlarning tRNKlaridan farqli o'laroq o'qiydi. Natijada, mitoxondriya faqat 22 turdagi tRNKga muhtoj. Shu bilan birga, tRNKning 31 - 32 turi sitoplazmada, ya'ni butun tRNKlar to'plamida oqsil sintezi uchun ishlatiladi.

20 ta AAdan 18 tasi bir nechta kodon (2, 3, 4, 6) bilan kodlangan - bu xususiyat kodning "degeneratsiyasi" deb ataladi va organizm uchun muhimdir. Degeneratsiya tufayli replikatsiya yoki transkripsiyadagi ba'zi xatolar genetik ma'lumotlarning buzilishiga olib kelmaydi. Genetik kod bir-biriga mos kelmaydi va tinish belgilariga ega emas, ya'ni o'qish hech qanday bo'shliqlarsiz, bema'nilik kodoniga yetguncha ketma-ket davom etadi. Shu bilan birga, viruslar uchun mutlaqo boshqa xususiyat qayd etilgan - kodonlar "bir-biriga yopishishi" mumkin:

1) Agar almashtirish kodonning 3-nukleotidiga tushsa, u holda kodning "degeneratsiyasi" tufayli AK ketma-ketligi o'zgarishsiz qolishi va mutatsiya paydo bo'lmasligi ehtimoli mavjud.

2) Bir AK boshqasi bilan almashtirilganda xato effekti bo'lishi mumkin; bu almashtirish maqbul, qisman yoki qabul qilinishi mumkin emas, ya'ni oqsilning funktsiyasi buzilgan, buzilgan yoki butunlay yo'qolgan bo'lishi mumkin.

3) Mutatsiyalar natijasida bema'ni kodon hosil bo'lishi mumkin. Bema'ni kodon (terminatsiya kodon) hosil bo'lishi oqsil sintezining muddatidan oldin tugashiga olib kelishi mumkin.

Yuqoridagilarni umumlashtirish uchun:

1) Genetik jihatdan kod (“hayot tili”) kodonlar ketma-ketligidan iborat bo‘lib, ular aslida genni tashkil qiladi.

2) Genetik kod uch marta, ya'ni har bir kodon uchta nukleotiddan iborat, ya'ni har bir kodon 1 AK ni kodlaydi. Bunday holda, 4 turdagi DNK nukleotidlarining 64 ta kombinatsiyasi mumkin, bu 20 AA uchun etarli.

3) Kod "degenerativ" - ya'ni bitta AK 2, 3, 4, 6 kodonlar bilan kodlanishi mumkin.

4) Kod bir ma'noli, ya'ni bitta kodon faqat bitta AK ni kodlaydi.

5) Kod bir-biriga mos kelmaydi, u holda ikkita qo'shni kodonda nukleotidlar mavjud emas.

6) "vergul yo'q" kodini yozing, ya'ni ikkita qo'shni kodon o'rtasida nukleotidlar yo'q.

8) AK ning polipeptiddagi ketma-ketligi gendagi kodonlar ketma-ketligiga mos keladi - bu xususiyat kollinearlik deyiladi.

Shunga o'xshash ma'lumotlar.

Biz yashayotgan davr odamlar tobora ko'proq yangi savollarga javob oladigan ulkan o'zgarishlar, ulkan taraqqiyot bilan ajralib turadi. Hayot shiddat bilan olg'a siljiydi va yaqinda imkonsiz bo'lib tuyulgan narsa amalga oshmoqda. Bugun fantaziya janridagi syujetdek ko‘ringan narsa tez orada reallik xususiyatlariga ham ega bo‘lishi mutlaqo mumkin.

Yigirmanchi asrning ikkinchi yarmidagi eng muhim kashfiyotlardan biri bu nuklein kislotalar RNK va DNK bo'lib, ular tufayli inson tabiat sirlarini echishga yaqinlashdi.

Nuklein kislotalar

Nuklein kislotalar yuqori molekulyar og'irlikdagi xususiyatlarga ega bo'lgan organik birikmalardir. Ular vodorod, uglerod, azot va fosfordan iborat.

Ular 1869 yilda yiringni tekshirgan F. Misher tomonidan topilgan. Biroq, keyinchalik uning kashfiyotiga unchalik ahamiyat berilmadi. Keyinchalik, bu kislotalar barcha hayvonlar va o'simliklar hujayralarida topilgandan so'ng, ularning ulkan roli haqida tushuncha paydo bo'ldi.

Nuklein kislotalarning ikki turi mavjud: RNK va DNK (ribonuklein va deoksiribonuklein kislotalar). Ushbu maqola ribonuklein kislotasi haqida, ammo umumiy tushunish uchun DNK nima ekanligini ham ko'rib chiqaylik.

Nima

DNK azotli asoslarning vodorod bog'lari bilan komplementarlik qonuniga ko'ra bog'langan ikkita zanjirdan iborat. Uzun zanjirlar spiral shaklida o'ralgan; bir burilishda deyarli o'nta nukleotid mavjud. Qo'sh spiralning diametri ikki millimetr, nukleotidlar orasidagi masofa taxminan yarim nanometr. Bir molekulaning uzunligi ba'zan bir necha santimetrga etadi. Inson hujayra yadrosining DNK uzunligi deyarli ikki metrni tashkil qiladi.

DNK tuzilishi barcha DNK replikatsiyasini o'z ichiga oladi, bu bir molekuladan ikkita mutlaqo bir xil molekula hosil bo'ladigan jarayonni anglatadi - qiz molekula.

Yuqorida aytib o'tilganidek, zanjir nukleotidlardan iborat bo'lib, ular o'z navbatida azotli asoslardan (adenin, guanin, timin va sitozin) va fosfor kislotasi qoldig'idan iborat. Barcha nukleotidlar azotli asoslarda farqlanadi. Vodorod aloqasi barcha asoslar orasida bo'lmaydi, masalan, adenin faqat timin yoki guanin bilan bog'lanishi mumkin. Demak, organizmda adenil nukleotidlar soni timidil nukleotidlari kabi ko'p bo'lib, guanil nukleotidlar soni sitidil nukleotidlariga teng (Chargaff qoidasi). Ma'lum bo'lishicha, bir zanjirning ketma-ketligi ikkinchisining ketma-ketligini oldindan belgilab beradi va zanjirlar xuddi bir-birini aks ettiradi. Ikki zanjirning nukleotidlari tartibli joylashadigan, shuningdek, tanlab qo'shiladigan bu naqsh komplementarlik printsipi deb ataladi. Vodorod birikmalariga qo'shimcha ravishda, qo'sh spiral ham hidrofobikdir.

Ikki zanjir qarama-qarshi yo'nalishda, ya'ni qarama-qarshi yo'nalishda joylashgan. Shuning uchun, uchta "-birining oxiri beshdir" qarama-qarshisi - boshqa zanjirning uchi.

Tashqi tomondan, u spiral zinapoyaga o'xshaydi, uning temir yo'li shakar-fosfat magistralidir va qadamlar qo'shimcha azotli asoslardir.

Ribonuklein kislota nima?

RNK - bu ribonukleotidlar deb ataladigan monomerli nuklein kislota.

Kimyoviy xossalari bo'yicha u DNKga juda o'xshaydi, chunki ikkalasi ham nukleotidlarning polimerlari bo'lib, ular beshinchi uglerod atomining fosfat guruhiga ega bo'lgan pentoza (besh uglerodli shakar) qoldig'iga qurilgan fosfolatlangan N-glikoziddir. va birinchi uglerod atomida azotli asos.

Bu bitta polinukleotid zanjiri (viruslardan tashqari), DNKnikiga qaraganda ancha qisqa.

Bitta RNK monomeri quyidagi moddalarning qoldiqlari hisoblanadi:

• azotli asos;
• besh uglerodli monosaxarid;
• fosfor kislotasi.

RNKlarda pirimidin (urasil va sitozin) va purin (adenin, guanin) asoslari mavjud. Riboza RNK nukleotid monosaxarididir.

RNK va DNK o'rtasidagi farqlar

Nuklein kislotalar bir-biridan quyidagi xossalari bilan farqlanadi:

• uning hujayradagi miqdori fiziologik holatga, yoshga va organlarga tegishliligiga bog'liq;
• DNK tarkibida uglevod dezoksiriboza, RNKda esa riboza mavjud;
• DNKdagi azotli asos timin, RNKda esa uratsil;
• sinflar turli funktsiyalarni bajaradi, lekin DNK matritsasida sintezlanadi;
• DNK qo'sh spiraldan, RNK esa bir zanjirdan iborat;
• DNK ta'siri unga xos emas;
• RNK ko'proq kichik asoslarga ega;
• zanjirlar uzunligi sezilarli darajada farqlanadi.

Tarixni o'rganish

RNK xujayrasi birinchi bo'lib germaniyalik biokimyogari R.Altman tomonidan xamirturush hujayralarini o'rganishda kashf etilgan. Yigirmanchi asrning o'rtalarida genetikada DNKning roli isbotlangan. Shundan keyingina RNK turlari, funktsiyalari va boshqalar tasvirlangan. Hujayradagi massaning 80-90% gacha r-RNK ga to'g'ri keladi, u oqsillar bilan birgalikda ribosoma hosil qiladi va oqsil biosintezida ishtirok etadi.

O'tgan asrning oltmishinchi yillarida birinchi marta oqsil sintezi uchun genetik ma'lumotni tashuvchi tur bo'lishi kerakligi taklif qilindi. Shundan so'ng, genlarning to'ldiruvchi nusxalarini ifodalovchi shunday informatsion ribonuklein kislotalar mavjudligi ilmiy jihatdan aniqlandi. Ularni xabarchi RNKlar ham deyiladi.

Transport kislotalari deb ataladigan moddalar ularda qayd etilgan ma'lumotlarni dekodlashda ishtirok etadi.

Keyinchalik nukleotidlar ketma-ketligini aniqlash usullari ishlab chiqila boshlandi va kislota fazosida RNK tuzilishi o'rnatildi. Shunday qilib, ularning ba'zilari, ribozimlar, poliribonukleotid zanjirlarini parchalashi aniqlandi. Natijada, sayyorada hayot paydo bo'lgan davrda RNK DNK va oqsillarsiz harakat qilgan deb taxmin qilina boshladi. Bundan tashqari, barcha o'zgarishlar uning ishtirokida amalga oshirildi.

Ribonuklein kislota molekulasining tuzilishi

Deyarli barcha RNKlar polinukleotidlarning yagona zanjiri bo'lib, ular o'z navbatida monoribonukleotidlardan - purin va pirimidin asoslaridan iborat.

Nukleotidlar bosh harflar bilan belgilanadi:

• adenin (A), A;
• guanin (G), G;
• sitozin (C), C;
• urasil (U), V.

Ular uch va besh fosfodiester bog'lari bilan bog'langan.

RNK tuzilishiga juda har xil miqdordagi nukleotidlar (bir necha o'ndan o'n minglabgacha) kiradi. Ular, asosan, bir-birini to'ldiruvchi asoslar bilan hosil qilingan qisqa ikki ipli iplardan tashkil topgan ikkilamchi tuzilmani tashkil qilishi mumkin.

Ribonuklein kislota molekulasining tuzilishi

Yuqorida aytib o'tilganidek, molekula bir ipli tuzilishga ega. RNK nukleotidlarning bir-biri bilan o'zaro ta'siri natijasida ikkilamchi tuzilish va shakl oladi. Bu polimer bo'lib, uning monomeri shakar, fosfor kislotasi qoldig'i va azotli asosdan tashkil topgan nukleotiddir. Tashqi tomondan, molekula DNK zanjirlaridan biriga o'xshaydi. RNK tarkibiga kiruvchi adenin va guanin nukleotidlari purindir. Sitozin va urasil pirimidin asoslari hisoblanadi.

Sintez jarayoni

RNK molekulasi sintezlanishi uchun shablon DNK molekulasi hisoblanadi. Biroq, ribonuklein matritsasida dezoksiribonuklein kislotaning yangi molekulalari hosil bo'lganda, teskari jarayon mavjud. Bu ma'lum turdagi viruslarning replikatsiyasi bilan sodir bo'ladi.

Ribonuklein kislotaning boshqa molekulalari ham biosintez uchun asos bo'lib xizmat qilishi mumkin. Hujayra yadrosida sodir bo'ladigan uning transkripsiyasida ko'plab fermentlar ishtirok etadi, lekin ularning eng muhimi RNK polimerazadir.

Koʻrishlar

RNK turiga qarab uning vazifalari ham farqlanadi. Bir nechta turlari mavjud:

• axborot i-RNK;
• ribosoma r-RNK;
• t-RNKni tashish;
• kichik;
• ribozimlar;
• virusli.

Informatsion ribonuklein kislotasi

Bunday molekulalar matritsa molekulalari deb ham ataladi. Ular hujayradagi umumiy miqdorning taxminan ikki foizini tashkil qiladi. Eukaryotik hujayralarda ular DNK shablonlari bo'yicha yadrolarda sintezlanadi, so'ngra sitoplazmaga o'tadi va ribosomalar bilan bog'lanadi. Bundan tashqari, ular oqsil sintezi uchun shablonlarga aylanadi: ularga aminokislotalarni olib yuruvchi transport RNKlari biriktiriladi. Proteinning o'ziga xos tuzilishida amalga oshiriladigan ma'lumotni aylantirish jarayoni shunday sodir bo'ladi. Ayrim virusli RNKlarda u ham xromosoma hisoblanadi.

Yoqub va Mano bu turning kashfiyotchilaridir. Qattiq tuzilishga ega bo'lmagan holda, uning zanjiri kavisli halqalarni hosil qiladi. Ishlamasdan, i-RNK burmalar va burmalar bo'lib to'planadi va ish holatida ochiladi.

i-RNK sintez qilinadigan oqsildagi aminokislotalar ketma-ketligi haqida ma'lumotni olib yuradi. Har bir aminokislota genetik kodlar yordamida ma'lum bir joyda kodlanadi, ular quyidagilar bilan tavsiflanadi:

• uchlik - to'rtta mononukleotiddan oltmish to'rtta kodon (genetik kod) qurish mumkin;
• bir-biriga yopishmaslik - axborot bir yo'nalishda harakat qiladi;
• uzluksizlik - ish printsipi bitta i-RNK bitta oqsil ekanligiga asoslanadi;
• universallik - aminokislotalarning bir yoki boshqa turi barcha tirik organizmlarda bir xil tarzda kodlangan;
• degeneratsiya - yigirma aminokislotalar ma'lum va kodonlar - oltmish bitta, ya'ni ular bir nechta genetik kodlar bilan kodlangan.

Ribosomal ribonuklein kislotasi

Bunday molekulalar hujayrali RNKning katta qismini, ya'ni umumiy sonining saksondan to'qson foizgacha qismini tashkil qiladi. Ular oqsillar bilan bog'lanadi va ribosomalarni - oqsillarni sintez qiluvchi organellalarni hosil qiladi.

Ribosomalar oltmish besh foiz rRNK va 35 foiz oqsildan iborat. Ushbu polinukleotid zanjiri oqsil bilan osongina egiladi.

Ribosoma aminokislotalar va peptid mintaqalaridan iborat. Ular aloqa yuzalarida joylashgan.

Ribosomalar kerakli joylarda erkin harakatlanadi. Ular juda aniq emas va nafaqat i-RNK ma'lumotlarini o'qiy oladi, balki ular bilan shablonni ham hosil qiladi.

Ribonuklein kislotani tashish

t-RNK eng ko'p o'rganilgan. Ular hujayra ribonuklein kislotasining o'n foizini tashkil qiladi. Ushbu turdagi RNKlar maxsus ferment tufayli aminokislotalar bilan bog'lanadi va ribosomalarga yetkaziladi. Bunday holda, aminokislotalar transport molekulalari tomonidan tashiladi. Ammo shunday bo'ladiki, aminokislota turli kodonlar tomonidan kodlangan. Keyin ular bir nechta transport RNKlari tomonidan uzatiladi.

U harakatsiz bo'lganda to'pga aylanadi va ishlayotganda u yonca bargiga o'xshaydi.

Unda quyidagi sohalar ajralib turadi:

• ACC nukleotidlar ketma-ketligiga ega bo'lgan akseptor poyasi;
• ribosomaga qo'shilish joyi;
• bu t-RNKga biriktirilgan aminokislotalarni kodlovchi antikodon.

Kichik ribonuklein kislotasi

Yaqinda RNK turlari kichik RNKlar deb ataladigan yangi sinf bilan to'ldirildi. Ular, ehtimol, embrion rivojlanish jarayonida genlarni yoqadigan yoki o'chiradigan, shuningdek hujayralardagi jarayonlarni boshqaradigan universal regulyatorlardir.

Ribozimlar ham yaqinda aniqlangan, ular RNK kislotasi fermentlanganda, katalizator sifatida faol ishtirok etadi.

Kislotalarning virusli turlari

Virus ribonuklein kislotasi yoki deoksiribonuklein kislotasini o'z ichiga olishi mumkin. Shuning uchun tegishli molekulalar bilan ular RNK o'z ichiga olgan deb ataladi. Bunday virus hujayra ichiga kirganda, teskari transkripsiya sodir bo'ladi - virusning mavjudligi va ko'payishini ta'minlaydigan hujayralarga kiritilgan ribonuklein kislotasi asosida yangi DNK paydo bo'ladi. Boshqa holatda, olingan RNKda komplementar RNK hosil bo'ladi. Viruslar oqsillardir, hayotiy faoliyat va ko'payish DNKsiz sodir bo'ladi, lekin faqat virusning RNK tarkibidagi ma'lumotlar asosida.

Replikatsiya

Umumiy tushunchani yaxshilash uchun ikkita bir xil nuklein kislota molekulasi paydo bo'ladigan replikatsiya jarayonini ko'rib chiqish kerak. Hujayra bo'linishi shunday boshlanadi.

U DNK polimerazalarini, DNKga bog'liq, RNK polimerazalarini va DNK ligazalarini o'z ichiga oladi.

Replikatsiya jarayoni quyidagi bosqichlardan iborat:

• despiralizatsiya - butun molekulani ushlaydigan onaning DNKining ketma-ket ochilishi mavjud;
• vodorod aloqalarining uzilishi, unda zanjirlar ajralib chiqadi va replikativ vilka paydo bo'ladi;
• dNTPlarni ona zanjirlarining bo'shatilgan asoslariga moslashtirish;
• dNTP molekulalaridan pirofosfatlarning ajralishi va chiqarilgan energiya hisobiga fosforodiester bog'lanishi;
• nafas olish.

Qizi molekula hosil bo'lgandan so'ng, yadro, sitoplazma va qolganlari bo'linadi. Shunday qilib, barcha genetik ma'lumotlarni to'liq olgan ikkita qiz hujayra hosil bo'ladi.

Bundan tashqari, hujayrada sintezlanadigan oqsillarning birlamchi tuzilishi kodlangan. Ushbu jarayonda DNK to'g'ridan-to'g'ri emas, balki bilvosita qismni oladi, bu RNK shakllanishida ishtirok etadigan oqsillarning sintezi DNKda sodir bo'lishidan iborat. Bu jarayon transkripsiya deb ataladi.

Transkripsiya

Barcha molekulalarning sintezi transkripsiya paytida, ya'ni ma'lum bir DNK operonidan genetik ma'lumotni qayta yozishda sodir bo'ladi. Jarayon ba'zi jihatdan replikatsiyaga o'xshaydi, boshqalarida esa undan sezilarli darajada farq qiladi.

O'xshashliklar quyidagi qismlardan iborat:

• DNKning despiralizatsiyasi bilan boshlanadi;
• zanjirlar asoslari orasidagi vodorod aloqalarining uzilishi mavjud;
• NTFlar ularni to'ldiradi;
• vodorod bog'lari hosil bo'ladi.

Replikatsiyadan farqlari:

• transkripsiya paytida faqat transkriptonga mos keladigan DNK bo'limi ochiladi, replikatsiya paytida esa butun molekula ochiladi;
• transkripsiya paytida sozlovchi NTFlar riboza, timin o'rniga urasilni o'z ichiga oladi;
• ma'lumotlar faqat ma'lum bir hududdan hisobdan chiqariladi;
• molekula hosil bo'lgandan keyin vodorod bog'lari va sintezlangan zanjir buziladi va zanjir DNKdan siljiydi.

Oddiy ishlashi uchun RNKning birlamchi tuzilishi faqat ekzonlardan ajratilgan DNK mintaqalaridan iborat bo'lishi kerak.

Yangi hosil bo'lgan RNKlarda kamolot jarayoni boshlanadi. Jim joylar kesilib, ma'lumot beruvchilar tikilib, polinukleotid zanjirini hosil qiladi. Bundan tashqari, har bir tur faqat o'ziga xos bo'lgan o'zgarishlarga ega.

i-RNKda boshlang'ich uchiga bog'lanish sodir bo'ladi. Poliadenilat oxirgi joyga biriktirilgan.

T-RNKda asoslar o'zgartirilib, kichik turlarni hosil qiladi.

r-RNKda alohida asoslar ham metillanadi.

Yo'q qilishdan himoya qiling va oqsillarni sitoplazmaga tashishni yaxshilang. Yetuk holatda RNK ular bilan bog'lanadi.

Dezoksiribonuklein va ribonuklein kislotalarning qiymati

Nuklein kislotalar organizmlar hayotida katta ahamiyatga ega. Ular har bir hujayrada sintezlangan oqsillar haqidagi ma'lumotlarni saqlaydi, sitoplazmaga o'tkazadi va qiz hujayralariga meros qilib oladi. Ular barcha tirik organizmlarda mavjud, bu kislotalarning barqarorligi ikkala hujayraning va butun organizmning normal faoliyati uchun muhim rol o'ynaydi. Ularning tuzilishidagi har qanday o'zgarishlar hujayrali o'zgarishlarga olib keladi.

O'ng tomonda 2016 yil 23 aprelda Ginnesning rekordlar kitobiga kiritilgan Varna (Bolgariya) plyajidagi odamlardan qurilgan inson DNKsining eng katta spirali.

Deoksiribonuklein kislotasi. Umumiy ma'lumot

DNK (dezoksiribonuklein kislotasi) - bu hayotning o'ziga xos rejasi, irsiy ma'lumotlarga oid ma'lumotlarni o'z ichiga olgan murakkab kod. Bu murakkab makromolekula nasldan naslga irsiy genetik axborotni saqlash va uzatishga qodir. DNK har qanday tirik organizmning irsiyat va o'zgaruvchanlik kabi xususiyatlarini aniqlaydi. Unda kodlangan ma'lumotlar har qanday tirik organizmning rivojlanishi uchun butun dasturni belgilaydi. Genetik jihatdan o'ziga xos omillar insonning ham, boshqa organizmning ham butun hayotini oldindan belgilab beradi. Tashqi muhitning sun'iy yoki tabiiy ta'siri individual genetik xususiyatlarning umumiy jiddiyligiga ozgina ta'sir qilishi yoki dasturlashtirilgan jarayonlarning rivojlanishiga ta'sir qilishi mumkin.

Deoksiribonuklein kislotasi(DNK) - makromolekula (uchta asosiydan biri, qolgan ikkitasi RNK va oqsillar), u saqlash, avloddan avlodga o'tish va tirik organizmlarning rivojlanishi va faoliyatining genetik dasturini amalga oshirishni ta'minlaydi. DNK turli xil RNK va oqsillarning tuzilishi haqida ma'lumotni o'z ichiga oladi.

Eukaryotik hujayralarda (hayvonlar, o'simliklar va zamburug'lar) DNK xromosomalarning bir qismi sifatida hujayra yadrosida, shuningdek, ba'zi hujayra organellalarida (mitoxondriyalar va plastidlar) mavjud. Prokaryotik organizmlar hujayralarida (bakteriyalar va arxeyalar) hujayra membranasiga ichki tomondan nukleoid deb ataladigan dumaloq yoki chiziqli DNK molekulasi biriktirilgan. Ular va quyi eukariotlar (masalan, xamirturush) ham plazmidlar deb ataladigan kichik, avtonom, asosan aylana shaklidagi DNK molekulalariga ega.

Kimyoviy nuqtai nazardan, DNK takrorlanuvchi bloklar - nukleotidlardan tashkil topgan uzun polimer molekulasidir. Har bir nukleotid azotli asos, shakar (dezoksiriboza) va fosfat guruhidan iborat. Zanjirdagi nukleotidlar orasidagi bog'lanishlar dezoksiriboza tufayli hosil bo'ladi ( BILAN) va fosfat ( F) guruhlar (fosfodiester bog'lari).

Guruch. 2. Nukletid azotli asos, qand (dezoksiriboza) va fosfat guruhidan iborat.

Aksariyat hollarda (bir zanjirli DNKni o'z ichiga olgan ba'zi viruslardan tashqari) DNK makromolekulasi azotli asoslar bilan bir-biriga yo'naltirilgan ikkita zanjirdan iborat. Bu ikki zanjirli molekula spiral chiziq bo'ylab o'ralgan.

DNKda to'rt xil azotli asoslar mavjud (adenin, guanin, timin va sitozin). Zanjirlardan birining azotli asoslari ikkinchi zanjirning azotli asoslari bilan komplementarlik printsipiga ko'ra vodorod bog'lari bilan bog'langan: adenin faqat timin bilan bog'langan ( DA), guanin - faqat sitozin bilan ( G-C). Aynan shu juftliklar DNKning spiral "zinapoyasi" ning "chorbalarini" tashkil qiladi (qarang: 2, 3 va 4-rasm).

Guruch. 2. Azotli asoslar

Nukleotidlar ketma-ketligi RNKning har xil turlari to'g'risidagi ma'lumotlarni "kodlash" imkonini beradi, ulardan eng muhimi informatsion yoki xabarchi (mRNK), ribosoma (rRNK) va transport (tRNK). Bu barcha turdagi RNKlar DNK ketma-ketligini transkripsiya jarayonida sintez qilingan RNK ketma-ketligiga nusxalash orqali DNK shablonida sintezlanadi va oqsillar biosintezida (translatsiya jarayoni) ishtirok etadi. Hujayra DNKsi kodlash ketma-ketliklaridan tashqari tartibga solish va tizimli funktsiyalarni bajaradigan ketma-ketlikni o'z ichiga oladi.

Guruch. 3. DNK replikatsiyasi

Kimyoviy DNK birikmalarining asosiy birikmalarining joylashuvi va bu birikmalar orasidagi miqdoriy munosabatlar irsiy ma'lumotlarning kodlanishini ta'minlaydi.

Ta'lim yangi DNK (replikatsiya)

1. Replikatsiya jarayoni: DNK qo'sh spiralining ochilishi - DNK polimeraza tomonidan komplementar zanjirlarning sintezi - bittadan ikkita DNK molekulasining hosil bo'lishi.
2. Fermentlar kimyoviy birikmalarning tayanch juftlari orasidagi bog‘lanishni buzganda, qo‘sh spiral ikki shoxchaga «ochiladi».
3. Har bir filial yangi DNKning elementidir. Yangi tayanch juftliklar ota-ona filialidagi kabi ketma-ketlikda ulanadi.

Duplikatsiya tugagandan so'ng, ota-ona DNKsining kimyoviy birikmalaridan yaratilgan va u bilan bir xil genetik kodga ega bo'lgan ikkita mustaqil spiral hosil bo'ladi. Shunday qilib, DNK hujayradan hujayraga ma'lumotni hazm qila oladi.

Batafsil ma'lumot:

NUDLEIN KISLOTALARNING TUZILISHI

Guruch. 4 . Azotli asoslar: adenin, guanin, sitozin, timin

Deoksiribonuklein kislotasi(DNK) nuklein kislotalarni nazarda tutadi. Nuklein kislotalar monomerlari nukleotidlar bo'lgan tartibsiz biopolimerlar sinfidir.

NIKLEOTIDLAR dan iborat azotli asos besh uglerodli uglevod (pentoza) bilan birlashtirilgan - deoksiriboza(DNK holatida) yoki riboza(RNK holatida), bu fosfor kislotasi qoldig'i (H 2 PO 3 -) bilan birlashadi.

Azotli asoslar ikki xil bo'ladi: pirimidin asoslari - urasil (faqat RNKda), sitozin va timin, purin asoslari - adenin va guanin.

Guruch. 5. Nukleotidlarning tuzilishi (chapda), nukleotidning DNKdagi joylashuvi (pastda) va azotli asoslar turlari (o'ngda): pirimidin va purin.

Pentoza molekulasidagi uglerod atomlari 1 dan 5 gacha raqamlangan. Fosfat uchinchi va beshinchi uglerod atomlari bilan birlashadi. Shunday qilib nukleotidlar birlashib, nuklein kislota zanjirini hosil qiladi. Shunday qilib, biz DNK zanjirining 3 va 5 uchlarini ajratib olishimiz mumkin:

Guruch. 6. DNK zanjirining 3 «va 5» uchlarini ajratib olish

Ikkita DNK zanjiri hosil bo'ladi ikki tomonlama spiral... Spiraldagi bu zanjirlar qarama-qarshi yo'nalishda yo'naltirilgan. Turli DNK zanjirlarida azotli asoslar o'zaro bog'langan vodorod aloqalari... Adenin doimo timin bilan, sitozin esa guanin bilan birlashadi. U deyiladi bir-birini to'ldirish qoidasi.

To'ldiruvchi qoida:

A-T G-C

Misol uchun, agar bizga ketma-ketlik bilan DNK zanjiri berilsa

3'- ATGTCCTAGCTGCTCG - 5 ',

keyin ikkinchi zanjir unga to'ldiruvchi bo'ladi va teskari yo'nalishda - 5'-uchidan 3'-uchiga yo'naltiriladi:

5'-TACAGGATCGACGAGC-3 '.

Guruch. 7. DNK molekulasi zanjirlarining yo‘nalishi va azotli asoslarning vodorod bog‘lari yordamida bog‘lanishi.

DNK replikatsiyasi

DNK replikatsiyasi matritsa sintezi yordamida DNK molekulasini ikki barobar oshirish jarayonidir. Ko'p hollarda tabiiy DNK replikatsiyasiastarDNK sintezi uchun qisqa parcha (qayta yaratilgan). Bunday ribonukleotid primeri primaza fermenti (prokaryotlarda DNK primazasi, eukariotlarda DNK polimeraza) tomonidan yaratiladi va keyinchalik odatda ta'mirlash funktsiyalarini bajaradigan dezoksiribonukleotid polimeraza bilan almashtiriladi (DNK molekulasidagi kimyoviy shikastlanish va uzilishlarni to'g'rilaydi).

Replikatsiya yarim konservativ mexanizm bilan sodir bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, DNK ning qo'sh spirali bo'shatiladi va uning har bir zanjirida to'ldiruvchilik printsipiga ko'ra yangi ip tugallanadi. Shunday qilib, qiz DNK molekulasi ota-molekuladan bitta zanjirni va bitta yangi sintezlangan zanjirni o'z ichiga oladi. Replikatsiya asosiy zanjirning 3 “5” oxirigacha bo'lgan yo'nalishda sodir bo'ladi.

Guruch. 8. DNK molekulasining replikatsiyasi (ikki marta ko'payishi).

DNK sintezi- bu birinchi qarashda ko'rinadigan darajada murakkab jarayon emas. Agar siz bu haqda o'ylab ko'rsangiz, avval sintez nima ekanligini aniqlab olishingiz kerak. Bu biror narsani birlashtirish jarayonidir. Yangi DNK molekulasining shakllanishi bir necha bosqichda sodir bo'ladi:

1) replikatsiya vilkasi oldida joylashgan DNK topoizomerazasi DNKni ochish va ochishni osonlashtirish uchun uni kesib tashlaydi.
2) DNK helikazasi, topoizomerazdan keyin DNK spiralining "burilish" jarayoniga ta'sir qiladi.
3) DNK-bog'lovchi oqsillar DNK zanjirlarini bog'lashni amalga oshiradi, shuningdek, ularning bir-biriga yopishib qolishiga yo'l qo'ymasdan, ularning barqarorlashuvini amalga oshiradi.
4) DNK polimeraza d(delta) , replikativ vilkaning harakat tezligi bilan muvofiqlashtirilgan, sintezni amalga oshiradiyetakchizanjirlar sho'ba korxonasi Shablondagi 5 "→ 3" yo'nalishidagi DNK onalik DNK zanjiri o'zining 3 "-uchidan 5" uchigacha yo'nalishda (tezlik sekundiga 100 ta asosiy juftgacha). Bu voqealar haqida onalik DNK zanjirlari cheklangan.

Guruch. 9. DNK replikatsiyasi jarayonining sxematik tasviri: (1) orqada qolgan zanjir (kechikuvchi zanjir), (2) yetakchi zanjir (etakchi zanjir), (3) DNK polimeraza a (Pola), (4) DNK ligaza, (5) RNK -primer, (6) Primaza, (7) Okazaki fragmenti, (8) DNK polimeraza d (Polo), (9) Helikaz, (10) Bir zanjirli DNKni bog'lovchi oqsillar, (11) Topoizomeraz.

Quyida qiz DNKning orqada qolgan zanjirining sintezi tasvirlangan (qarang. Sxema replikatsiya vilkasi va replikatsiya fermenti funktsiyasi)

DNK replikatsiyasini ko'proq vizual tushuntirish uchun qarang

5) Ota-molekulaning boshqa ipi echib, barqarorlashgandan so'ng darhol;DNK polimeraza a(alfa)va 5 "→ 3" yo'nalishi bo'yicha primer (RNK primeri) - uzunligi 10 dan 200 nukleotidgacha bo'lgan DNK shablonidagi RNK ketma-ketligini sintez qiladi. Shundan so'ng, fermentDNK zanjiridan chiqariladi.

O'rniga DNK polimerazaα primerning 3 "uchiga biriktiriladi DNK polimerazaε .

6) DNK polimerazaε (epsilon) go'yo u primerni uzaytirishda davom etadi, lekin substrat sifatida u ko'madideoksiribonukleotidlar(150-200 nukleotid miqdorida). Natijada, ikki qismdan qattiq ip hosil bo'ladi -RNK(ya'ni, primer) va DNK. DNK polimeraza eoldingi primerga mos kelguncha ishlaydiOkazaki parchasi(bir oz oldin sintez qilingan). Keyin bu ferment zanjirdan chiqariladi.

7) DNK polimeraza b(beta) o'rniga o'rnidan turadiDNK polimeraza e,bir xil yo'nalishda (5 "→ 3") harakat qiladi va ularning o'rniga deoksiribonukleotidlarni joylashtirganda primer ribonukleotidlarni olib tashlaydi. Enzim primerni to'liq olib tashlamaguncha ishlaydi, ya'ni. deoksiribonukleotidga qadar (hatto ilgari sintez qilingan).DNK polimeraza e). Ferment o'z ishining natijasini va uning oldidagi DNKni bog'lay olmaydi, shuning uchun u zanjirni tark etadi.

Natijada, ona ipining matritsasida qiz DNKning bir qismi "yotadi". U deyiladiOkazaki parchasi.

8) DNK ligazasi ikkita qo'shni tikuv Okazaki parchalari , ya'ni. 5 "-sintezlangan segmentning oxiriDNK polimeraza e,va 3 "-sxemaning oxiri, o'rnatilganDNK polimerazaβ .

RNK TUZILISHI

Ribonuklein kislotasi(RNK) barcha tirik organizmlarning hujayralarida joylashgan uchta asosiy makromolekulalardan biri (qolgan ikkitasi DNK va oqsillar).

Xuddi DNK singari, RNK ham har bir bo'g'in deb ataladigan uzun zanjirdan iborat nukleotid... Har bir nukleotid azotli asos, riboza shakar va fosfat guruhidan iborat. Biroq, DNKdan farqli o'laroq, RNK odatda ikkita emas, balki bitta zanjirga ega. RNKdagi pentoza deoksiriboza emas, riboza bilan ifodalanadi (riboza ikkinchi uglevod atomida qo'shimcha gidroksil guruhiga ega). Nihoyat, DNK azotli asoslar tarkibida RNK dan farq qiladi: timin o'rniga ( T) urasil ( U) Bu ham adeninni to'ldiruvchi hisoblanadi.

Nukleotidlar ketma-ketligi RNKga genetik ma'lumotni kodlash imkonini beradi. Barcha hujayrali organizmlar oqsil sintezini dasturlash uchun RNK (mRNK) dan foydalanadi.

Hujayra RNKlari deb ataladigan jarayon orqali ishlab chiqariladi transkripsiya , ya'ni maxsus fermentlar tomonidan amalga oshiriladigan DNK matritsasida RNK sintezi - RNK polimerazalari.

Keyin xabarchi RNKlar (mRNKlar) chaqirilgan jarayonda ishtirok etadilar eshittirish, bular. ribosomalar ishtirokida mRNK matritsasida oqsil sintezi. Boshqa RNKlar transkripsiyadan so'ng kimyoviy modifikatsiyadan o'tadi va ikkilamchi va uchinchi darajali tuzilmalar hosil bo'lgandan so'ng ular RNK turiga qarab funktsiyalarni bajaradilar.

Guruch. 10. Azotli asosda DNK va RNK o'rtasidagi farq: RNKda timin (T) o'rniga adeninni ham to'ldiruvchi urasil (U) mavjud.

TRANSKRIPSIYA

Bu DNK shablonida RNK sintezi jarayonidir. DNK saytlardan birida ochiladi. Iplardan biri RNK molekulasiga ko'chirilishi kerak bo'lgan ma'lumotlarni o'z ichiga oladi - bu zanjir kodlash zanjiri deb ataladi. Kodlovchiga to'ldiruvchi ikkinchi DNK zanjiri shablon deb ataladi. Shablon zanjirida 3 '- 5' yo'nalishi bo'yicha (DNK zanjiri bo'ylab) transkripsiya jarayonida komplementar RNK zanjiri sintezlanadi. Shunday qilib, kodlash zanjirining RNK nusxasi yaratiladi.

Guruch. 11. Transkripsiyaning sxematik tasviri

Misol uchun, agar bizga kodlash chizig'ining ketma-ketligi berilsa

3'- ATGTCCTAGCTGCTCG - 5 ',

keyin, to'ldiruvchilik qoidasiga ko'ra, matritsa zanjiri ketma-ketlikni olib yuradi

5'- TACAGGATCGACGAGC- 3 ',

va undan sintez qilingan RNK ketma-ketlikdir

Translyatsiya

Mexanizmni ko'rib chiqing oqsil sintezi RNK matritsasida, shuningdek, genetik kod va uning xususiyatlari. Shuningdek, aniqlik uchun quyidagi havoladan foydalanib, tirik hujayrada sodir bo'ladigan transkripsiya va tarjima jarayonlari haqida qisqacha video tomosha qilishni tavsiya etamiz:

Guruch. 12. Protein sintez jarayoni: DNK RNKni, RNK oqsilni kodlaydi

GENETIK KOD

Genetik kod- nukleotidlar ketma-ketligi yordamida oqsillarning aminokislotalar ketma-ketligini kodlash usuli. Har bir aminokislota uchta nukleotidlar ketma-ketligi bilan kodlangan - kodon yoki triplet.

Ko'pgina pro- va eukariotlarga xos bo'lgan genetik kod. Jadvalda barcha 64 ta kodon ko'rsatilgan va tegishli aminokislotalar ko'rsatilgan. Asosiy tartib mRNKning 5-“3” oxirigacha.

Jadval 1. Standart genetik kod

1 poydevor yo'q	2-tayanch								3 poydevor yo'q
	U		C		A		G
U	U U U	(Phe / F)	U C U	(Ser / S)	U A U	(Tyr / Y)	U G U	(Cys / C)	U
	U U C		U C C		U A C		U G C		C
	U U A	(Leu / L)	U C A		U A A	Kodonni to'xtating **	U G A	Kodonni to'xtating **	A
	U U G		U C G		U A G	Kodonni to'xtating **	U G G	(Trp / Vt)	G
C	C U U		C C U	(Pro / P)	C A U	(Uning / H)	C G U	(Arg / R)	U
	C U C		C C C		C A C		C G C		C
	C U A		C C A		C A A	(Gln / Q)	C GA		A
	C U G		C C G		C A G		C G G		G
A	A U U	(Ile / I)	A C U	(Thr / T)	A A U	(Asn / N)	A G U	(Ser / S)	U
	A U C		A C C		A A C		A G C		C
	A U A		A C A		A A A	(Lys / K)	A G A		A
	A U G	(Met / M)	A C G		A A G		A G G		G
G	G U U	(Val / V)	G C U	(Ala / A)	G A U	(Asp / D)	G G U	(Gly / G)	U
	G U C		G C C		G A C		G G C		C
	G U A		G C A		G A A	(Glu / E)	G G A		A
	G U G		G C G		G A G		G G G		G

Uchlik orasida "tinish belgilari" vazifasini bajaradigan 4 ta maxsus ketma-ketlik mavjud:

• * Uchlik AVG, shuningdek, metioninni kodlovchi, deyiladi kodonni boshlang... Oqsil molekulasining sintezi shu kodondan boshlanadi. Shunday qilib, oqsil sintezi jarayonida ketma-ketlikdagi birinchi aminokislota har doim metionin bo'ladi.

• ** Uch nafar UAA, UAG va UGA deyiladi kodonlarni to'xtatish va bitta aminokislotani kodlamang. Ushbu ketma-ketlikda oqsil sintezi to'xtaydi.

Genetik kodning xususiyatlari

1. Uchlik... Har bir aminokislota uchta nukleotidlar ketma-ketligi bilan kodlangan - triplet yoki kodon.

2. Davomiylik... Tripletlar orasida qo'shimcha nukleotidlar yo'q, ma'lumot doimiy ravishda o'qiladi.

3. Bir-biriga yopishmaslik... Bitta nukleotid bir vaqtning o'zida ikkita tripletga kira olmaydi.

4. Aniqlik... Bitta kodon faqat bitta aminokislotani kodlashi mumkin.

5. Degeneratsiya... Bitta aminokislota bir nechta turli kodonlar tomonidan kodlanishi mumkin.

6. Ko'p qirralilik... Genetik kod barcha tirik organizmlar uchun bir xil.

Misol. Bizga kodlash zanjirining ketma-ketligi berilgan:

3’- CCGATTGCACGTCGATCGTATA- 5’.

Matritsa zanjiri quyidagi ketma-ketlikka ega bo'ladi:

5’- GGCTAACGTGCAGCTAGCATAT- 3’.

Endi biz ushbu zanjirdan informatsion RNKni "sintezlaymiz":

3’- CCGAUUGCACGUCGAUCGUAUA- 5’.

Protein sintezi 5 "→ 3" yo'nalishida boradi, shuning uchun biz genetik kodni "o'qish" uchun ketma-ketlikni aylantirishimiz kerak:

5’- AUAUGCUAGCUGCACGUUAGCC- 3’.

Endi AUG start kodonini topamiz:

5’- AU AVG CUAGCUGCACGUUAGCC- 3’.

Keling, ketma-ketlikni uchlikka ajratamiz:

shunday eshitiladi: DNKdan olingan ma'lumotlar RNKga (transkripsiya), RNKdan - oqsilga (translyatsiya) o'tkaziladi. DNK replikatsiya yo'li bilan ham ko'paytirilishi mumkin va teskari transkripsiya jarayoni ham mumkin, DNK RNK shablonidan sintez qilinganda, lekin bu jarayon asosan viruslar uchun xosdir.

Guruch. 13. Molekulyar biologiyaning markaziy dogmasi

GENOM: GENLAR va XROMOSOMLAR

(umumiy tushunchalar)

Genom - organizmning barcha genlarining yig'indisi; uning to'liq xromosoma to'plami.

"Genom" atamasi 1920 yilda G.Vinkler tomonidan bitta biologik turga mansub organizmlar xromosomalarining haploid to'plamida joylashgan genlar to'plamini tavsiflash uchun taklif qilingan. Ushbu atamaning asl ma'nosi shuni ko'rsatdiki, genom tushunchasi, genotipdan farqli o'laroq, alohida shaxsning emas, balki butun turning genetik xususiyatidir. Molekulyar genetikaning rivojlanishi bilan bu atamaning ma'nosi o'zgardi. Ma'lumki, ko'pchilik organizmlarda genetik ma'lumotlarning tashuvchisi bo'lgan va shuning uchun genomning asosini tashkil etuvchi DNK so'zning zamonaviy ma'nosida nafaqat genlarni o'z ichiga oladi. Eukaryotik hujayralar DNKsining aksariyati oqsillar va nuklein kislotalar haqida ma'lumotga ega bo'lmagan kodlanmagan ("ortiqcha") nukleotidlar ketma-ketligi bilan ifodalanadi. Shunday qilib, har qanday organizm genomining asosiy qismi uning haploid xromosomalari to'plamining butun DNKsidir.

Genlar - polipeptidlar va RNK molekulalarini kodlaydigan DNK molekulalarining bo'limlari

O'tgan asrda bizning genlar haqidagi tushunchamiz sezilarli darajada o'zgardi. Ilgari genom xromosomaning bitta xususiyatni kodlaydigan yoki aniqlaydigan qismi deb atalgan. fenotipik ko'z rangi kabi (ko'rinadigan) xususiyat.

1940 yilda Jorj Bidl va Edvard Tatem genning molekulyar ta'rifini taklif qilishdi. Olimlar qo'ziqorin sporalarini davolashdi Neyrospora crassa Rentgen nurlari va DNK ketma-ketligini o'zgartirishga olib keladigan boshqa vositalar ( mutatsiyalar), va ba'zi o'ziga xos fermentlarni yo'qotgan qo'ziqorinning mutant shtammlarini topdi, bu esa ba'zi hollarda butun metabolik yo'lning buzilishiga olib keldi. Beadle va Tatem gen - bu bitta fermentni belgilaydigan yoki kodlaydigan genetik materialning bir qismi degan xulosaga kelishdi. Gipoteza shunday paydo bo'ldi "Bir gen - bitta ferment"... Keyinchalik bu kontseptsiyani aniqlash uchun kengaytirildi "Bir gen - bitta polipeptid", chunki ko'p genlar fermentlar bo'lmagan oqsillarni kodlaydi va polipeptid murakkab protein kompleksining pastki birligi bo'lishi mumkin.

Shaklda. 14 - DNKdagi nukleotidlarning tripletlari polipeptidni, mRNK vositachiligida oqsilning aminokislotalar ketma-ketligini qanday aniqlashining diagrammasi. DNK zanjirlaridan biri mRNK sintezi uchun shablon rolini o'ynaydi, ularning nukleotid tripletlari (kodonlari) DNK tripletlarini to'ldiradi. Ba'zi bakteriyalar va ko'plab eukaryotlarda kodlash ketma-ketligi kodlanmaydigan hududlar (deb ataladigan) tomonidan uziladi. intronlar).

Zamonaviy biokimyoviy gen ta'rifi yanada aniqroq. Genlar DNKning barcha bo'limlari bo'lib, yakuniy mahsulotlarning birlamchi ketma-ketligini kodlaydi, ular tarkibiga strukturaviy yoki katalitik funktsiyaga ega bo'lgan polipeptidlar yoki RNK kiradi.

Genlar bilan bir qatorda DNKda faqat tartibga solish funktsiyasini bajaradigan boshqa ketma-ketliklar ham mavjud. Normativ ketma-ketliklar genlarning boshlanishi yoki oxirini bildirishi, transkripsiyaga ta'sir qilishi yoki replikatsiya yoki rekombinatsiya boshlangan joyni ko'rsatishi mumkin. Ba'zi genlar turli yo'llar bilan ifodalanishi mumkin, bir xil DNK bo'lagi turli xil mahsulotlarning shakllanishi uchun shablon bo'lib xizmat qiladi.

Biz taxminan hisoblashimiz mumkin minimal gen hajmi o'rtacha proteinni kodlash. Polipeptid zanjiridagi har bir aminokislota uchta nukleotidlar ketma-ketligi sifatida kodlangan; bu tripletlarning (kodonlarning) ketma-ketligi berilgan gen tomonidan kodlangan polipeptiddagi aminokislotalar zanjiriga mos keladi. 350 ta aminokislota qoldig'idan iborat polipeptid zanjiri (o'rta zanjir) 1050 bp ketma-ketlikka to'g'ri keladi. ( tayanch juftliklar). Biroq, eukaryotlarning ko'plab genlari va prokariotlarning ba'zi genlari DNK segmentlari bilan uzilib qoladi, ular oqsil haqida ma'lumot bermaydilar va shuning uchun oddiy hisob-kitoblarga qaraganda ancha uzunroq bo'lib chiqadi.

Bitta xromosomada nechta gen bor?

Guruch. 15. Prokarit (chapda) va eukaryotik hujayralardagi xromosomalarning ko'rinishi. Gistonlar ikkita asosiy funktsiyani bajaradigan yadro oqsillarining keng sinfidir: ular yadrodagi DNK zanjirlarini qadoqlashda va transkripsiya, replikatsiya va ta'mirlash kabi yadro jarayonlarini epigenetik tartibga solishda ishtirok etadilar.

Ma'lumki, bakteriya hujayralari ixcham tuzilishga - nukleoidga o'ralgan DNK zanjiri ko'rinishidagi xromosomaga ega. Prokaryot xromosomasi Escherichia coli, genomi to'liq dekodlangan, aylana shaklidagi DNK molekulasi (aslida, u oddiy doira emas, balki boshi va oxiri bo'lmagan halqadir), 4 639 675 bp dan iborat. Bu ketma-ketlikda oqsillar uchun taxminan 4300 gen va barqaror RNK molekulalari uchun 157 gen mavjud. V inson genomi taxminan 3,1 milliard tayanch jufti, bu 24 xil xromosomalarda joylashgan 29 000 ga yaqin genga mos keladi.

Prokaryotlar (bakteriyalar).

Bakteriya E. coli bitta ikkita zanjirli dumaloq DNK molekulasiga ega. U 4 639 675 bp dan iborat. va uzunligi taxminan 1,7 mm ga etadi, bu hujayraning o'zi uzunligidan oshadi E. coli taxminan 850 marta. Nukleoiddagi katta doiraviy xromosomadan tashqari, ko'plab bakteriyalarda sitozolda erkin joylashgan bir yoki bir nechta kichik dumaloq DNK molekulalari mavjud. Bunday ekstraxromosoma elementlari deyiladi plazmidlar(16-rasm).

Aksariyat plazmidlar atigi bir necha ming tayanch juftlikdan iborat bo'lib, ba'zilarida 10 000 bp dan ortiq. Ular genetik ma'lumotni olib yuradilar va ona hujayraning bo'linishi paytida qiz hujayralarga kiradigan qiz plazmidlarning shakllanishi bilan ko'payadilar. Plazmidlar nafaqat bakteriyalarda, balki xamirturush va boshqa zamburug'larda ham uchraydi. Ko'p hollarda plazmidlar xost hujayralariga hech qanday afzallik bermaydi va ularning yagona vazifasi mustaqil ko'payishdir. Biroq, ba'zi plazmidlar xost uchun foydali genlarni olib yuradi. Masalan, plazmidlar tarkibidagi genlar bakteriya hujayralariga antibakterial vositalarga qarshilik ko'rsatishi mumkin. B-laktamaza genini tashuvchi plazmidlar penitsillin va amoksitsillin kabi b-laktam antibiotiklariga qarshilik ko'rsatadi. Plazmidlar antibiotiklarga chidamli hujayralardan bir xil yoki boshqa turdagi bakteriyalarning boshqa hujayralariga o'tkazilishi mumkin, bu hujayralarni ham chidamli qiladi. Antibiotiklardan intensiv foydalanish patogen bakteriyalar orasida antibiotiklarga chidamliligini kodlovchi plazmidlarning (shuningdek, shunga o'xshash genlarni kodlovchi transpozonlar) tarqalishiga yordam beruvchi kuchli selektiv omil bo'lib, bir nechta antibiotiklarga chidamli bakterial shtammlarning paydo bo'lishiga olib keladi. Shifokorlar antibiotiklarni keng qo'llash xavfini tushunishni boshlaydilar va ularni faqat shoshilinch zarurat tug'ilganda yozadilar. Shu kabi sabablarga ko'ra qishloq xo'jaligi hayvonlarini davolash uchun antibiotiklardan keng foydalanish cheklangan.

Shuningdek qarang: Ravin N.V., Shestakov S.V. Prokaryotlar genomi // Vavilov jurnali genetika va seleksiya, 2013. V. 17. № 4/2. S. 972-984.

Eukariotlar.

2-jadval. Ayrim organizmlarning DNKsi, genlari va xromosomalari

	Umumiy DNK, p.n.	Xromosoma soni *	Genlarning taxminiy soni
Escherichia coli(bakteriya)	4 639 675		4 435
Saccharomyces cerevisiae(xamirturush)	12 080 000	16**	5 860
Caenorhabditis elegans(nematod)	90 269 800	12***	23 000
Arabidopsis thaliana(o'simlik)	119 186 200		33 000
Drosophila melanogaster(meva chivinlari)	120 367 260		20 000
Oryza sativa(guruch)	480 000 000		57 000
Mushak mushaklari(sichqoncha)	2 634 266 500		27 000
Homo sapiens(inson)	3 070 128 600		29 000

Eslatma. Ma'lumotlar doimiy ravishda yangilanadi; qo'shimcha ma'lumot olish uchun individual genomik loyihalarga bag'ishlangan saytlarga murojaat qiling

* Xamirturushdan tashqari barcha eukariotlar uchun xromosomalarning diploid to'plami berilgan. Diploid to'plam xromosomalar (yunoncha. diploos- qoʻsh va eidos- turlardan) — har biri oʻziga xos gomologga ega boʻlgan qoʻsh xromosomalar toʻplami (2n).
** Gaploid to'plami. Yovvoyi xamirturush shtammlari odatda sakkizta (oktaploid) yoki undan ko'p bunday xromosomalarga ega.
*** Ikkita X xromosomali ayollar uchun. Erkaklarda X xromosoma bor, lekin Y yo'q, ya'ni faqat 11 xromosoma mavjud.

Eng kichik eukariotlardan biri bo'lgan xamirturush hujayrasi hujayradan 2,6 baravar ko'p DNKga ega. E. coli(2-jadval). Meva chivinlari hujayralari Drosophila, genetik tadqiqotning klassik ob'ekti, DNK 35 baravar ko'p, inson hujayralari esa hujayralarga qaraganda taxminan 700 baravar ko'p DNKni o'z ichiga oladi. E. coli. Ko'pgina o'simliklar va amfibiyalarda ko'proq DNK mavjud. Eukaryotik hujayralarning genetik materiali xromosomalar shaklida tashkil etilgan. Xromosomalarning diploid to'plami (2 n) organizmning turiga bog'liq (2-jadval).

Masalan, odamning somatik hujayrasida 46 ta xromosoma mavjud ( guruch. 17). Eukaryotik hujayraning har bir xromosomasi, rasmda ko'rsatilganidek. 17, a, tarkibida bitta juda katta ikki zanjirli DNK molekulasi mavjud. Yigirma to'rtta odam xromosomalari (22 juft xromosoma va ikkita jinsiy xromosoma X va Y) uzunligi bo'yicha 25 martadan ko'proq farq qiladi. Har bir eukaryotik xromosoma o'ziga xos genlarni o'z ichiga oladi.

Guruch. 17. Eukaryotik xromosomalar.a- odam xromosomasidan bir juft bog'langan va kondensatsiyalangan opa-singil xromatidlar. Ushbu shaklda eukaryotik xromosomalar replikatsiyadan keyin va mitoz paytida metafazada qoladi. b- kitob mualliflaridan birining leykotsitidan xromosomalarning to'liq to'plami. Har bir oddiy odam somatik hujayrasida 46 ta xromosoma mavjud.

Agar siz inson genomining DNK molekulalarini (22 xromosoma va X va Y yoki X va X xromosomalari) bog'lasangiz, siz taxminan bir metr uzunlikdagi ketma-ketlikni olasiz. Eslatma: Barcha sutemizuvchilar va geterogametik erkak jinsga ega bo'lgan boshqa organizmlar, urg'ochilarda ikkita X xromosoma (XX), erkaklarda bitta X xromosoma va bitta Y xromosoma (XY) mavjud.

Ko'pgina inson hujayralari, shuning uchun bunday hujayralar DNKsining umumiy uzunligi taxminan 2 m ni tashkil qiladi. Voyaga etgan odamda taxminan 10 14 hujayra mavjud, shuning uchun barcha DNK molekulalarining umumiy uzunligi 2 ・ 10 11 km ni tashkil qiladi. Taqqoslash uchun, Yerning aylanasi 4・ 10 4 km, Yerdan Quyoshgacha bo'lgan masofa 1,5 ・ 10 8 km. Hujayralarimizda ixcham o'ralgan DNK mana shunday hayratlanarli!

Eukaryotik hujayralarda DNKni o'z ichiga olgan boshqa organellalar - mitoxondriyalar va xloroplastlar mavjud. Mitoxondriyal va xloroplast DNKsining kelib chiqishi haqida ko'plab farazlar ilgari surilgan. Bugungi kunda umume'tirof etilgan nuqtai nazar shundaki, ular mezbon hujayralar sitoplazmasiga kirgan va bu organellalarning kashshoflari bo'lgan qadimgi bakteriyalar xromosomalarining rudimentlari. Mitoxondriyal DNK mitoxondriyal tRNK va rRNKni, shuningdek, bir nechta mitoxondriyal oqsillarni kodlaydi. Mitoxondriyal oqsillarning 95% dan ortig'i yadroviy DNK tomonidan kodlangan.

GENLARNING TUZILISHI

Prokaryotlar va eukariotlardagi genning tuzilishini, ularning o'xshash va farqlarini ko'rib chiqing. Gen faqat bitta protein yoki RNKni kodlaydigan DNK bo'lagi bo'lishiga qaramay, u to'g'ridan-to'g'ri kodlovchi qismdan tashqari, prokaryotlar va eukariotlarda turli xil tuzilishga ega bo'lgan tartibga soluvchi va boshqa tarkibiy elementlarni ham o'z ichiga oladi.

Kodlash ketma-ketligi- genning asosiy tarkibiy va funktsional birligi, unda nukleotidlarning tripletlari kodlanadi.aminokislotalar ketma-ketligi. U boshlang'ich kodoni bilan boshlanadi va to'xtash kodon bilan tugaydi.

Kodlash ketma-ketligidan oldin va keyin tarjima qilinmagan 5'- va 3'-ketliklar... Ular tartibga solish va yordamchi funktsiyalarni bajaradilar, masalan, ribosomaning m-RNKga tushishini ta'minlaydilar.

Tarjima qilinmagan va kodlovchi ketma-ketliklar transkripsiya birligini - transkripsiyalangan DNK bo'limini, ya'ni m-RNK sintez qilinadigan DNK qismini tashkil qiladi.

Terminator- gen oxiridagi transkripsiyalanmagan DNK mintaqasi, bu erda RNK sintezi to'xtaydi.

Genning boshida tartibga solish sohasi shu jumladan targ'ibotchi va operator.

Promouter- transkripsiya boshlanishida polimeraza bog'lanish ketma-ketligi. Operator maxsus oqsillar bog'lanishi mumkin bo'lgan hudud - repressorlar, bu gendan RNK sintezining faolligini kamaytirishi mumkin - boshqacha qilib aytganda, uni kamaytiradi ifoda.

Prokariotlarda gen tuzilishi

Prokaryotlar va eukariotlardagi genlarning umumiy tuzilishi bir-biridan farq qilmaydi - ularning ikkalasi ham promotor va operatorga ega bo'lgan tartibga soluvchi mintaqani, kodlash va tarjima qilinmagan ketma-ketliklarga ega bo'lgan transkripsiya birligini va terminatorni o'z ichiga oladi. Biroq, prokaryotlar va eukariotlarda genlarning tashkil etilishi boshqacha.

Guruch. 18. Prokariotlarda (bakteriyalarda) gen tuzilishi sxemasi -tasvir kattalashtiriladi

Operonning boshida va oxirida bir nechta strukturaviy genlar uchun umumiy tartibga soluvchi hududlar mavjud. Bitta mRNK molekulasi operonning transkripsiyalangan hududidan o'qiladi, u bir nechta kodlash ketma-ketligini o'z ichiga oladi, ularning har biri o'zining boshlang'ich va to'xtash kodoniga ega. Ushbu saytlarning har biridanbitta protein uzilib qoladi. Shunday qilib, bir i-RNK molekulasidan bir nechta oqsil molekulalari sintezlanadi.

Prokaryotlar uchun bir nechta genlarni bitta funktsional birlikka birlashtirish xarakterlidir - operon... Operonning ishi operonning o'zidan sezilarli darajada uzoq bo'lishi mumkin bo'lgan boshqa genlar tomonidan boshqarilishi mumkin - regulyatorlar... Ushbu gendan tarjima qilingan oqsil deyiladi repressor... U operon operatori bilan bog'lanib, undagi barcha genlarning ifodasini bir vaqtning o'zida tartibga soladi.

Bu hodisa prokariotlarga ham xosdir transkripsiya va tarjimani juftlashtirish.

Guruch. 19 Prokaryotlarda transkripsiya va translatsiyaning konjugatsiya hodisasi - tasvir kattalashtiriladi

Transkripsiya sodir bo'ladigan genetik materialdan tarjima sodir bo'ladigan sitoplazmani ajratib turuvchi yadro qobig'i mavjudligi sababli eukariotlarda bunday konjugatsiya sodir bo'lmaydi. Prokariotlarda DNK shablonida RNK sintezi jarayonida ribosoma sintez qilingan RNK molekulasi bilan darhol bog'lanishi mumkin. Shunday qilib, tarjima transkripsiya tugashidan oldin ham boshlanadi. Bundan tashqari, bir nechta ribosomalar bir vaqtning o'zida bir proteinning bir nechta molekulalarini sintez qilib, bir RNK molekulasiga bog'lanishi mumkin.

Eukariotlarda gen tuzilishi

Eukariotlarning genlari va xromosomalari juda murakkab tuzilgan

Ko'pgina bakteriyalar turlari faqat bitta xromosomaga ega va deyarli barcha hollarda har bir xromosomada har bir genning bitta nusxasi mavjud. Faqat bir nechta genlar, masalan, rRNK genlari bir nechta nusxada mavjud. Genlar va tartibga soluvchi ketma-ketliklar prokariotlarning deyarli butun genomini tashkil qiladi. Bundan tashqari, deyarli har bir gen o'zi kodlaydigan aminokislotalar ketma-ketligiga (yoki RNK ketma-ketligiga) qat'iy mos keladi (14-rasm).

Eukaryotik genlarning strukturaviy va funksional tashkil etilishi ancha murakkab. Eukaryotik xromosomalarni o'rganish va keyinchalik eukaryotik genomlarning to'liq ketma-ketligini aniqlash ko'plab kutilmagan hodisalar keltirdi. Ko'pchilik bo'lmasa ham, eukaryotik genlarning qiziqarli xususiyati bor: ularning nukleotidlar ketma-ketligi polipeptid mahsulotining aminokislotalar ketma-ketligini kodlamaydigan bir yoki bir nechta DNK hududlarini o'z ichiga oladi. Bunday tarjima qilinmagan qo'shimchalar genning nukleotidlar ketma-ketligi va kodlangan polipeptidning aminokislotalar ketma-ketligi o'rtasidagi to'g'ridan-to'g'ri yozishmalarni buzadi. Genlarning bu tarjima qilinmagan segmentlari deyiladi intronlar, yoki o'rnatilgan ketma-ketliklar va kodlash segmentlari ekzonlar... Prokariotlarda faqat bir nechta genlarda intronlar mavjud.

Shunday qilib, eukaryotlarda genlarning operonlarga birikmasi deyarli yo'q va eukaryotik genning kodlash ketma-ketligi ko'pincha tarjima qilingan hududlarga bo'linadi. - ekzonlar, va tarjima qilinmagan bo'limlar - intronlar.

Ko'pgina hollarda intronlarning funktsiyasi aniqlanmagan. Umuman olganda, inson DNKsining atigi 1,5% "kodlaydi", ya'ni ular oqsillar yoki RNK haqida ma'lumot olib boradi. Biroq, katta intronlar hisobga olinsa, inson DNKsining 30% genlardan iborat ekanligi ma'lum bo'ladi. Genlar inson genomining nisbatan kichik qismini tashkil qilganligi sababli, DNKning muhim qismi hisobga olinmagan.

Guruch. 16. Eukariotlarda gen tuzilishi sxemasi - tasvir kattalashtiriladi

Har bir gendan avvalo intronlar va ekzonlarni o'z ichiga olgan etuk bo'lmagan yoki pre-RNK sintezlanadi.

Shundan so'ng, splayslash jarayoni sodir bo'ladi, buning natijasida intron hududlari kesiladi va etuk mRNK hosil bo'ladi, undan oqsil sintezlanishi mumkin.

Guruch. 20. Muqobil qo'shish jarayoni - tasvir kattalashtiriladi

Genlarning bunday tashkil etilishi, masalan, bir gendan oqsilning turli shakllari qachon sintezlanishi mumkinligini tushunishga imkon beradi, chunki ekzonlarni birlashma paytida turli xil ketma-ketlikda tikish mumkin.

Guruch. 21. Prokariotlar va eukariotlar genlari tuzilishidagi farqlar - tasvir kattalashtiriladi

MUTASYONLAR VA MUTAGENEZ

Mutatsiya genotipning doimiy o'zgarishi, ya'ni nukleotidlar ketma-ketligining o'zgarishi deyiladi.

Mutatsiyalarning paydo bo'lishiga olib keladigan jarayon deyiladi mutagenez va organizm, hammasi kimning hujayralari bir xil mutatsiyaga ega - mutant.

Mutatsiya nazariyasi Birinchi marta 1903 yilda Gyugo de Vries tomonidan ishlab chiqilgan. Uning zamonaviy versiyasi quyidagi qoidalarni o'z ichiga oladi:

1. Mutatsiyalar to'satdan, sakrash va chegaralarda paydo bo'ladi.

2. Mutatsiyalar avloddan avlodga o‘tadi.

3. Mutatsiyalar foydali, zararli yoki neytral, dominant yoki retsessiv bo'lishi mumkin.

4. Mutatsiyalarni aniqlash ehtimoli tekshirilgan shaxslar soniga bog'liq.

5. Shunga o'xshash mutatsiyalar qayta-qayta sodir bo'lishi mumkin.

6. Mutatsiyalar maqsadli emas.

Mutatsiyalar turli omillar tufayli yuzaga kelishi mumkin. Ta'sir ostida paydo bo'lgan mutatsiyalarni farqlang mutagen ta'sirlar: jismoniy (masalan, ultrabinafsha yoki radiatsiya), kimyoviy (masalan, kolxitsin yoki reaktiv kislorod turlari) va biologik (masalan, viruslar). Shuningdek, mutatsiyalar sabab bo'lishi mumkin replikatsiya xatolari.

Ko'rinish shartlariga qarab, mutatsiyalar quyidagilarga bo'linadi o'z-o'zidan- ya'ni normal sharoitda paydo bo'lgan mutatsiyalar va qo'zg'atilgan- ya'ni maxsus sharoitlarda paydo bo'lgan mutatsiyalar.

Mutatsiyalar nafaqat yadro DNKsida, balki, masalan, mitoxondriya yoki plastidlar DNKsida ham sodir bo'lishi mumkin. Shunga ko'ra, biz farqlashimiz mumkin yadroviy va sitoplazmatik mutatsiyalar.

Mutatsiyalar natijasida ko'pincha yangi allellar paydo bo'lishi mumkin. Agar mutant allel normalning ta'sirini bostirsa, mutatsiya deyiladi hukmron... Oddiy allel mutantni bostirsa, bunday mutatsiya deyiladi retsessiv... Yangi allellarning paydo bo'lishiga olib keladigan mutatsiyalarning aksariyati retsessivdir.

Ta'siri bo'yicha mutatsiyalar ajralib turadi moslashuvchan tananing atrof-muhitga moslashuvining kuchayishiga olib keladi, neytral omon qolishga ta'sir qilmaydi, zararli organizmlarning atrof-muhit sharoitlariga moslashuvini kamaytiradigan va halokatli rivojlanishning dastlabki bosqichlarida organizmning o'limiga olib keladi.

Natijalarga ko'ra mutatsiyalar ajralib turadi, bu esa olib keladi protein funktsiyasini yo'qotish ga olib keladigan mutatsiyalar paydo bo'lishi oqsil yangi funktsiyaga ega, shuningdek mutatsiyalar genning dozasini o'zgartiring, va shunga ko'ra, undan sintez qilingan oqsilning dozasi.

Mutatsiya tanadagi har qanday hujayrada sodir bo'lishi mumkin. Agar jinsiy hujayrada mutatsiya sodir bo'lsa, u deyiladi germinal(germinal yoki generativ). Bunday mutatsiyalar ular paydo bo'lgan organizmda paydo bo'lmaydi, balki naslda mutantlarning paydo bo'lishiga olib keladi va meros bo'lib qoladi, shuning uchun ular genetika va evolyutsiya uchun muhimdir. Agar mutatsiya boshqa hujayrada sodir bo'lsa, u deyiladi somatik... Bunday mutatsiya, u yoki bu darajada, u paydo bo'lgan organizmda o'zini namoyon qilishi mumkin, masalan, saraton o'smalarining shakllanishiga olib keladi. Biroq, bu mutatsiya meros bo'lib o'tmaydi va naslga ta'sir qilmaydi.

Mutatsiyalar genomning turli o'lchamdagi hududlariga ta'sir qilishi mumkin. Ajratish gen, xromosomali va genomik mutatsiyalar.

Gen mutatsiyalari

Bir gendan kamroq miqyosda yuzaga keladigan mutatsiyalar deyiladi genetik, yoki nuqta (nuqta)... Bunday mutatsiyalar ketma-ketlikda bir yoki bir nechta nukleotidlarning o'zgarishiga olib keladi. Gen mutatsiyalari orasida boralmashtirishlar bir nukleotidni boshqasi bilan almashtirishga olib keladi;o'chirishlar nukleotidlardan birining yo'qolishiga olib keladi,qo'shimchalar ketma-ketlikka qo'shimcha nukleotid qo'shilishiga olib keladi.

Guruch. 23. Gen (nuqta) mutatsiyalari

Proteinga ta'sir qilish mexanizmiga ko'ra, gen mutatsiyalari quyidagilarga bo'linadi:sinonim, bu (genetik kodning degeneratsiyasi natijasida) protein mahsulotining aminokislotalar tarkibining o'zgarishiga olib kelmaydi,noto'g'ri mutatsiyalar, bu bir aminokislotaning boshqasi bilan almashtirilishiga olib keladi va sintez qilingan oqsilning tuzilishiga ta'sir qilishi mumkin, garchi ular ko'pincha ahamiyatsiz bo'lib chiqadi,bema'ni mutatsiyalar kodlash kodonining to'xtash kodon bilan almashtirilishiga olib keladi,ga olib keladigan mutatsiyalar qo'shilish buzilishi:

Guruch. 24. Mutatsiyalar sxemalari

Shuningdek, oqsilga ta'sir qilish mexanizmiga ko'ra, mutatsiyalar ajratiladi, bu esa olib keladi ramka siljishi o'qishlar masalan, qo'shish va o'chirish. Bunday mutatsiyalar, bema'ni mutatsiyalar kabi, garchi ular genning bir nuqtasida sodir bo'lsa-da, ko'pincha oqsilning butun tuzilishiga ta'sir qiladi, bu uning tuzilishini to'liq o'zgartirishga olib kelishi mumkin.

Guruch. 29. Xromosoma duplikatsiyadan oldin va keyin

Genomik mutatsiyalar

Nihoyat, genomik mutatsiyalar butun genomga ta'sir qiladi, ya'ni xromosomalar soni o'zgaradi. Poliploidiyani ajrating - hujayra ploidiyasining ko'payishi va anevloidiya, ya'ni xromosomalar sonining o'zgarishi, masalan, trisomiya (xromosomalardan birida qo'shimcha homologning mavjudligi) va monosomiya (xromosomalarda homologning yo'qligi). xromosoma).

DNK videolar

DNK REPLIKATSIYASI, RNK KODLASH, PROTEINLAR SINTEZI

Hammamizga ma'lumki, insonning tashqi ko'rinishi, ba'zi odatlari va hatto kasalliklari meros bo'lib qoladi. Tirik mavjudot haqidagi bu ma'lumotlarning barchasi genlarda kodlangan. Xo'sh, bu maqol genlari qanday ko'rinishga ega, ular qanday ishlaydi va ular qayerda joylashgan?

Demak, har qanday odam yoki hayvonning barcha genlarining tashuvchisi DNKdir. Bu birikma 1869 yilda Iogan Fridrix Misher tomonidan kashf etilgan.Kimyoviy jihatdan DNK dezoksiribonuklein kislotadir. Nima degani bu? Qanday qilib bu kislota sayyoramizdagi barcha hayotning genetik kodini olib yuradi?

Keling, DNK qayerda joylashganligini ko'rib chiqaylik. Inson hujayrasida turli funktsiyalarni bajaradigan ko'plab organellalar mavjud. DNK yadroda joylashgan. Yadro kichik organella bo'lib, u barcha genetik materialni - DNKni saqlaydigan maxsus membrana bilan o'ralgan.

DNK molekulasining tuzilishi qanday?

Avvalo, DNK nima ekanligini ko'rib chiqaylik. DNK - bu qurilish bloklari - nukleotidlardan tashkil topgan juda uzun molekula. Nukleotidlarning 4 turi mavjud - adenin (A), timin (T), guanin (G) va sitozin (C). Nukleotid zanjiri sxematik tarzda shunday ko'rinadi: GGAATCTAAG ... Bu DNK zanjiri bo'lgan nukleotidlar ketma-ketligi.

DNK tuzilishi birinchi marta 1953 yilda Jeyms Uotson va Frensis Krik tomonidan ochilgan.

Bitta DNK molekulasida ikkita nukleotid zanjiri mavjud bo'lib, ular bir-birining atrofida spiral tarzda o'ralgan. Qanday qilib bu nukleotid zanjirlari bir-biriga yopishadi va spiralga aylanadi? Bu hodisa to'ldiruvchilik xususiyati bilan bog'liq. Komplementarlik deganda faqat ma'lum nukleotidlar (to'ldiruvchi) ikkita ipda bir-biriga qarama-qarshi joylashishi mumkin. Demak, adeninning qarshisida doimo timin, guaninning qarshisida esa faqat sitozin bo'ladi. Demak, guanin sitozinni, adenin esa timinni to'ldiruvchidir.Har xil iplardagi bir-biriga qarama-qarshi joylashgan bunday juft nukleotidlar ham komplementar deyiladi.

Uni sxematik tarzda quyidagicha tasvirlash mumkin:

G - C
T - A
T - A
C - G

Bu to'ldiruvchi juftliklar A - T va G - C juftlik nukleotidlari o'rtasida kimyoviy bog' hosil qiladi va G va C orasidagi bog'lanish A va T o'rtasidagidan kuchliroqdir. Bog'lanish qat'iy ravishda komplementar asoslar o'rtasida hosil bo'ladi, ya'ni hosil bo'ladi. to'ldiruvchi bo'lmagan G va A o'rtasidagi bog'lanish mumkin emas.

DNK qadoqlash, qanday qilib DNK zanjiri xromosomaga aylanadi?

Nima uchun bu DNK nukleotid zanjirlari ham bir-birining atrofida aylanadi? Bu nima uchun kerak? Gap shundaki, nukleotidlar soni juda ko'p va bunday uzun zanjirlarni joylashtirish uchun juda ko'p joy talab etiladi. Shu sababli, ikkita DNK zanjirining bir-birining atrofida spiral burmasi mavjud. Ushbu hodisa spiralizatsiya deb ataladi. Spiralizatsiya natijasida DNK zanjirlari 5-6 marta qisqaradi.

Ba'zi DNK molekulalari organizm tomonidan faol ishlatiladi, boshqalari esa kamdan-kam qo'llaniladi. Bunday kamdan-kam qo'llaniladigan DNK molekulalari spiralizatsiyadan tashqari, yanada ixchamroq "qadoqlash" dan o'tadi. Ushbu ixcham paket supercoiling deb ataladi va DNK zanjirini 25-30 marta qisqartiradi!

DNK zanjirining qadoqlanishi qanday sodir bo'ladi?

Supercoiling uchun giston oqsillari qo'llaniladi, ular tashqi ko'rinishga va novda yoki ipli g'altakning tuzilishiga ega. Spirallashtirilgan DNK iplari ushbu "spirallar" - giston oqsillariga o'ralgan. Shunday qilib, uzun ip juda ixcham o'ralgan bo'lib, juda kam joy egallaydi.

Agar u yoki bu DNK molekulasini ishlatish zarur bo'lsa, "echish" jarayoni sodir bo'ladi, ya'ni DNK zanjiri "spirtli" - giston oqsilidan (agar u o'ralgan bo'lsa) "ochiladi" va undan ochiladi. spiral ikkita parallel zanjirga aylanadi. Va DNK molekulasi shunday burilmagan holatda bo'lsa, undan kerakli genetik ma'lumotni o'qish mumkin. Bundan tashqari, genetik ma'lumotni o'qish faqat burilmagan DNK iplaridan sodir bo'ladi!

Yuqori o'ralgan xromosomalar to'plami deyiladi geterokromatin, va ma'lumotni o'qish uchun mavjud xromosomalar - evromatin.

Genlar nima, ularning DNK bilan aloqasi qanday?

Endi genlar nima ekanligini ko'rib chiqaylik. Ma'lumki, tanamizning qon guruhi, ko'z rangi, sochlari, terisi va boshqa ko'plab xususiyatlarini aniqlaydigan genlar mavjud. Gen - qat'iy belgilangan kombinatsiyada joylashgan ma'lum miqdordagi nukleotidlardan tashkil topgan DNKning qat'iy belgilangan bo'limi. DNKning qat'iy belgilangan hududida joylashishi ma'lum bir genga o'z o'rni berilganligini anglatadi va bu joyni o'zgartirish mumkin emas. Bunday qiyoslash o‘rinlidir: odam ma’lum bir ko‘chada, ma’lum bir uyda va xonadonda yashaydi va odam o‘zboshimchalik bilan boshqa uyga, xonadonga yoki boshqa ko‘chaga ko‘chishi mumkin emas. Gendagi nukleotidlarning ma'lum soni har bir genda ma'lum miqdordagi nukleotidlar mavjudligini va ko'p yoki kamroq bo'lishi mumkin emasligini anglatadi. Masalan, insulin ishlab chiqarish genining uzunligi 60 ta tayanch juft; oksitotsin gormoni ishlab chiqarishni kodlovchi gen - 370 ta asosiy juftlik.

Nukleotidlarning qat'iy ketma-ketligi har bir gen uchun o'ziga xosdir va qat'iy belgilangan. Masalan, AATTAATA ketma-ketligi insulin ishlab chiqarishni kodlaydigan genning bir qismidir. Insulinni olish uchun aynan shunday ketma-ketlik qo'llaniladi, masalan, adrenalin olish uchun nukleotidlarning boshqa kombinatsiyasi qo'llaniladi. Faqat nukleotidlarning ma'lum bir birikmasi ma'lum bir "mahsulot" ni (adrenalin, insulin va boshqalar) kodlashini tushunish muhimdir. Bu "o'z o'rnida" turgan ma'lum miqdordagi nukleotidlarning noyob birikmasidir - bu gen.

Genlardan tashqari, DNK zanjirida "kodlanmagan ketma-ketliklar" joylashgan. Bunday kodlanmagan nukleotidlar ketma-ketligi genlarning ishini tartibga soladi, xromosomalarning spirallanishiga yordam beradi va genning boshlanishi va oxirini belgilaydi. Biroq, hozirgi kunga qadar ko'pchilik kodlanmagan ketma-ketliklarning roli noaniq bo'lib qolmoqda.

Xromosoma nima? Jinsiy xromosomalar

Individning genlari to'plamiga genom deyiladi. Tabiiyki, butun genomni bitta DNKga sig'dirib bo'lmaydi. Genom 46 juft DNK molekulasiga bo'linadi. Bir juft DNK molekulasi xromosoma deb ataladi. Shunday qilib, odamda 46 ta xromosomalar mavjud. Har bir xromosoma qat'iy belgilangan genlar to'plamini olib yuradi, masalan, 18-xromosomada ko'z rangini kodlaydigan genlar mavjud va hokazo. Xromosomalar uzunligi va shakli bo'yicha bir-biridan farq qiladi. Eng keng tarqalgan shakllar X yoki Y, lekin boshqalar ham bor. Odamda bir xil shakldagi ikkita xromosoma mavjud bo'lib, ular juft (juft) deb ataladi. Bunday farqlar tufayli barcha juftlashgan xromosomalar raqamlangan - ularning 23 tasi bor. Bu shuni anglatadiki, bir juft xromosomalar # 1, juft # 2, # 3 va boshqalar mavjud. Muayyan belgi uchun mas'ul bo'lgan har bir gen bir xil xromosomada joylashgan. Mutaxassislar uchun zamonaviy ko'rsatmalarda genning lokalizatsiyasi, masalan, quyidagicha ko'rsatilishi mumkin: 22 xromosoma, uzun qo'l.

Xromosomalar o'rtasidagi farqlar qanday?

Xromosomalar yana qanday farq qiladi? Uzun elka atamasi nimani anglatadi? X shaklidagi xromosomalarni oling. DNK zanjirlarining kesishishi qat'iy o'rtada (X) sodir bo'lishi mumkin yoki u markaziy bo'lmagan holda ham sodir bo'lishi mumkin. Agar DNK zanjirlarining bunday kesishishi markaziy tarzda sodir bo'lmasa, u holda kesishish nuqtasiga nisbatan ba'zi uchlari uzunroq, boshqalari esa mos ravishda qisqaroq bo'ladi. Bunday uzun uchlari odatda xromosomaning uzun qo'li deb ataladi va qisqa bo'lganlar mos ravishda qisqa qo'l deb ataladi. Y shaklidagi xromosomalarda ularning ko'p qismini uzun yelkalar egallaydi, qisqalari esa juda kichikdir (ular hatto sxematik rasmda ham ko'rsatilmagan).

Xromosomalarning kattaligi har xil: eng kattasi № 1 va № 3 juft xromosomalar, eng kichiklari № 17, № 19 juft xromosomalardir.

Xromosomalar shakli va hajmiga qo'shimcha ravishda o'z vazifalarida ham farqlanadi. 23 ta juftlikdan 22 tasi somatik, 1 tasi jinsiy. Bu nimani anglatadi? Somatik xromosomalar shaxsning barcha tashqi belgilarini, uning xulq-atvor reaktsiyalarining xususiyatlarini, irsiy psixotipini, ya'ni har bir alohida shaxsning barcha xususiyatlari va xususiyatlarini aniqlaydi. Bir juft jinsiy xromosomalar insonning jinsini aniqlaydi: erkak yoki ayol. Inson jinsiy xromosomalarining ikki turi mavjud - X (X) va Y (Y). Agar ular XX (X - X) kabi birlashtirilgan bo'lsa - bu ayol, agar XY (X - Y) bo'lsa - bizning oldimizda erkak bor.

Irsiy kasalliklar va xromosomalarning shikastlanishi

Biroq, genomning "buzilishi" sodir bo'ladi, keyin esa odamlarda genetik kasalliklar aniqlanadi. Masalan, 21 juft xromosomada ikkita emas, uchta xromosoma bo'lsa, odam Daun sindromi bilan tug'iladi.

Genetik materialning ko'plab kichikroq "buzilishlari" mavjud bo'lib, ular kasallikning boshlanishiga olib kelmaydi, aksincha, yaxshi xususiyatlarni beradi. Genetik materialning barcha "parchalanishi" mutatsiyalar deb ataladi. Kasallikka yoki organizm xususiyatlarining yomonlashishiga olib keladigan mutatsiyalar salbiy, yangi foydali xususiyatlarning shakllanishiga olib keladigan mutatsiyalar esa ijobiy hisoblanadi.

Biroq, bugungi kunda odamlar azob chekayotgan kasalliklarning ko'pchiligiga nisbatan, bu irsiy kasallik emas, balki faqat moyillikdir. Misol uchun, shakar bolaning otasi tomonidan sekin so'riladi. Bu bolaning qandli diabet bilan tug'ilishini anglatmaydi, lekin bolaning moyilligi bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, agar bola shirinlik va un mahsulotlarini suiiste'mol qilsa, unda qandli diabet paydo bo'ladi.

Bugungi kunda, deb atalmish predikativ Dori. Ushbu tibbiy amaliyot doirasida odamda moyillik aniqlanadi (tegishli genlarni aniqlash asosida), so'ngra unga tavsiyalar beriladi - qanday parhezga rioya qilish kerak, ish va dam olish rejimini qanday qilib to'g'ri almashtirish kerak. kasal bo'lmaslik uchun.

DNKda kodlangan ma'lumotlarni qanday o'qish mumkin?

DNK tarkibidagi ma'lumotlarni qanday o'qiy olasiz? O'z tanasi undan qanday foydalanadi? DNKning o'zi matritsaning bir turi, lekin oddiy emas, lekin kodlangan. DNK matritsasidan ma'lumotni o'qish uchun u birinchi navbatda maxsus tashuvchiga - RNKga o'tkaziladi. RNK kimyoviy jihatdan ribonuklein kislotadir. Uning DNKdan farqi shundaki, u yadro membranasi orqali hujayraga o'ta oladi va DNK bu qobiliyatdan mahrum (u faqat yadroda bo'lishi mumkin). Kodlangan ma'lumot hujayraning o'zida ishlatiladi. Shunday qilib, RNK yadrodan hujayragacha kodlangan ma'lumotni tashuvchisidir.

RNK qanday sintezlanadi, RNK yordamida oqsil qanday sintezlanadi?

Ma'lumotni "o'qish", bo'shatish kerak bo'lgan DNK zanjirlari, ularga maxsus ferment - "quruvchi" yaqinlashadi va DNK zanjiriga parallel ravishda komplementar RNK zanjirini sintez qiladi. RNK molekulasi shuningdek, 4 turdagi nukleotidlardan - adenin (A), urasil (U), guanin (G) va sitozin (C) dan iborat. Bunda quyidagi juftliklar bir-birini to'ldiradi: adenin - urasil, guanin - sitozin. Ko'rib turganingizdek, DNKdan farqli o'laroq, RNK timin o'rniga urasildan foydalanadi. Ya'ni, "quruvchi" ferment quyidagicha ishlaydi: agar u DNK zanjirida A ni ko'rsa, u RNK zanjiriga Y ni, agar G bo'lsa, C ni biriktiradi va hokazo. Shunday qilib, transkripsiya paytida har bir faol gendan shablon hosil bo'ladi - yadro membranasidan o'tishi mumkin bo'lgan RNK nusxasi.

Muayyan gen tomonidan kodlangan oqsil sintezi qanday sodir bo'ladi?

Yadrodan chiqqandan keyin RNK sitoplazmaga kiradi. Sitoplazmada allaqachon RNK matritsa sifatida maxsus ferment tizimlariga (ribosomalar) o'rnatilgan bo'lishi mumkin, ular RNK ma'lumotlariga asoslanib, tegishli protein aminokislotalar ketma-ketligini sintez qila oladi. Ma'lumki, oqsil molekulasi aminokislotalardan iborat. Ribosoma o'sib borayotgan oqsil zanjiriga qaysi aminokislota bog'lanishi kerakligini qanday aniqlashga muvaffaq bo'ladi? Bu triplet kod asosida amalga oshiriladi. Triplet kod RNK zanjirining uchta nukleotidlari ketma-ketligini bildiradi ( uchlik, masalan, HGH) bitta aminokislotani kodlaydi (bu holda, glisin). Har bir aminokislota ma'lum bir triplet tomonidan kodlangan. Shunday qilib, ribosoma tripletni "o'qiydi", RNKdagi ma'lumotlarni o'qiyotganda keyingi qaysi aminokislota biriktirilishi kerakligini aniqlaydi. Aminokislotalar zanjiri hosil bo'lganda, u ma'lum bir fazoviy shaklga ega bo'lib, o'ziga yuklangan fermentativ, qurilish, gormonal va boshqa funktsiyalarni bajarishga qodir bo'lgan oqsilga aylanadi.

Har qanday tirik organizm uchun protein gen mahsulotidir. Bu genlarning barcha xilma-xil xususiyatlarini, sifatlarini va tashqi ko'rinishlarini aniqlaydigan oqsillardir.